物业清洁机器人越障动力学分析与实验

室内楼道、大厅、地下车库等场地的自动化清洁存在作业空间狭小、环境复杂多变等特点,针对此问题,文章研制了一款全自动物业清洁机器人。首先依据设计指标对清洁机器人进行了机械系统方案设计;然后进行了清洁机器人动力学分析,通过建立垂直越障和爬坡越障两方面的力学模型,得到了清洁机器人最佳参数;最后进行了样机垂直越障和爬坡试验验证。结果表明,该清洁机器人越障高度达32 mm,爬坡角度达10°,可满足一定物业场景下清洁作业的需求。

矿山探测机器人移动平台设计与越障机理研究

为提升机器人在矿山非结构复杂地面环境的通过性能,设计并研发了摆臂式侦察机器人。基于机器人移动平台,对机器人进行了动力学建模。针对机器人移动平台摆臂模块进行了越障机理和运动模态研究,分析了机器人越障高度与机器人几何参数的关系,并对前后摆臂组件辅助下的机器人最大越障高度进行了分析研究。理论研究表明机器人最大越障高度463mm,与现场实测越障高度467mm误差小于1%,实验结果验证了理论分析的有效性,研究结果有利于机器人环境感知下的自动越障控制和智能化侦察。

井下履带式探测机器人及其运动抗扰控制研究

井下履带式探测机器人作业环境复杂,需携带多种探测或救援装备并进行爬坡越障,易导致负载扰动,具有较强非线性和不确定性,此外,用于机器人动力驱动的永磁同步电动机(PMSM)本身是多变量、强耦合的非线性系统,目前常规的基于误差的比例积分微分(PID)控制器很难满足控制需求。针对上述问题,设计了一种四摆臂井下履带式探测机器人,并进行了爬坡越障性能分析,得出了平地直行和直行爬坡2种工况下机器人PMSM的转矩和转速;对PMSM进行建模分析,速度环采用自抗扰控制器(ADRC),电流环采用比例积分(PI)控制器,设计了ADRC+PI控制方案;采用磁场定向控制(FOC)技术对PMSM进行驱动,从而提升机器人在井下作业时的响应性能和抗干扰性能。对ADRC+PI控制方案和常规PI+PI控制方案进行仿真和对比分析,得到2种工况下PMSM的转速、转矩、相电流响应曲线,结果表明:在2种工况下,采用ADRC+PI控制方案时机器人PMSM的转速和转矩响应控制更精准,具有更小的超调量和更短的调节时间,应对外部突变干扰的能力更强,能有效提升井下履带式探测机器人的爬坡越障性能和作业稳定性。

基于山地丘陵地区农机行走机构设计研究

本文针对三峡库区山地丘陵地势特点,以发展山地农业机械为目标,以现有农业机械装备为基础,设计适用于山地丘陵地区农机的行走机构。文中分析了山地丘陵地区农机发展现状,针对现有农机在爬坡和越障方面的不足,设计了两段式独立履带结构的行走机构,该行走机构可以解决农业机械面临的最基本的能到问题,突破该地区农业机械发展的瓶颈。