基于稳定性指标的分段弧腿式搜救机器人越障建模与步态设计

目的:完成分段弧腿式搜救机器人的步态设计,保证机器人能够翻越障碍物的同时具有较低的质心波动和能量损耗。方法:构建机器人越障模型,计算不同弧腿触地运动时的最大越障高度。构建机器人的稳定性指标,计算机器人的稳定裕度。完成机器人电动机双段正弦转速曲线的建模,分析机器人支撑相角度和机器人质心波动、能量损耗间关系,进而在满足越障需求的情况下确定机器人支撑相角度,完成步态设计。进行静应力分析和仿真实验验证该步态设计方法的可行性。结果:静应力分析表明,运动过程中机器人弧腿结构未发生塑性变形,能够正常运动。仿真实验表明,机器人在成功越障的同时,质心波动程度和能量损耗都有较大程度的降低。结论:该步态设计方法能够保证分段弧腿式搜救机器人具有较低的质心波动和能量损耗水平,为机器人的载荷提供了更加稳定的工作环境。

轮腿可变搜救机器人轮腿综合与仿真分析

目的:针对搜救环境下复杂多变的地形环境,设计一种机动性高、越障能力强的轮腿可变搜救机器人。方法:先完成搜救机器人整机概念设计,再综合运用图形几何学方法对可变形车轮进行参数求解与运动学分析,并设计出以电磁离合器为主体的位形变换机构;通过重心投影法建立机器人力学模型,分析机器人静态稳定问题并计算最大越障高度;使用ADAMS软件对机器人模式切换与越障过程进行仿真验证。结果:实验结果表明,轮腿可变搜救机器人能够顺利完成轮式结构与弧腿结构间的自由切换,并且顺利通过多级台阶。结论:轮腿可变搜救机器人在复杂地形下具有良好的运动能力,未来结合多样化救援装备,可代替搜救人员进入危险复杂的区域执行搜救任务,提升突发事件应急处理能力与工作效率。