基于机体翻转的四足机器人翻越台阶过程的运动学分析

为了提高四足机器人的越障能力,提出一种基于机体翻转的台阶翻越方法。在台阶翻越过程中,可以将四足机器人等效为平面连杆机构。对一个完整的翻越过程进行了运动规划,将其划分为5个阶段;然后分别对每个阶段进行了运动学建模与仿真分析,得到机器人各关节角位移的变化曲线以及机体重心的位移曲线。最后讨论了机器人台阶翻越能力与几何参数之间的关系,分析结果表明,采用该方法研制的四足机器人具有较强的台阶翻越能力。从运动学角度验证了四足机器人翻转式翻越台阶的可行性,对足式机器人的越障方式进行了有益的探索,为进一步的研究提供了理论基础。

可重构模块化机器人系统的翻越台阶能力研究

从分析系统的工作原理和子机器人运行机理入手,对可重构模块化星球探测机器人系统的翻越台阶能力进行了研究。对于单体子机器人,提出了通过加反向速度和规划手臂姿态的方法,使其能够顺利翻越台阶型障碍物,增强了单体子机器人的翻越台阶能力。由几个子机器人组成的新系统极大地扩展了单体子机器人的环境适应能力,分析了有利于子机器人组合翻越台阶型障碍物的组合形式,提出了首尾相连成环形连接的构型是翻越台阶的最佳组合,并提出了根据环境条件采取不同策略的决策方法,即对于较低的台阶,采取子机器人组合一起翻越,对于高台阶,采取将一个子机器人送上台阶的策略。最后,通过静力学分析,得出了单体子机器人和子机器人组合所能翻越台阶型障碍物的极限尺寸,实际实验很好地验证了分析结果。