基于球齿轮的新型轮腿复合式移动平台设计研究

复合式移动系统是当前移动机器人研究的热点之一。总结了已有的一些轮-腿复合式移动系统的研究成果及结构特点,提出一种基于球齿轮机构的新型轮-腿复合式移动平台的结构设计方案,这种新型移动平台的轮腿机构具有不同于已有轮-腿复合式移动系统独特的运动特征,在结构上可实现"轮"、"腿"的真正融合,使得平台具有轮式、腿式和轮-腿复合三种移动模式,可实现直行、斜行、小半径转弯甚至原地转弯等多种运动姿态。对轮腿机构进行了计算机虚拟模型运动仿真研究,并对平台样机进行了姿态调整实验,结果表明这种新型移动平台能够实现设定的多种复杂运动姿态。

小型轮腿复合式越障车轮的设计与改进

为适应复杂地形的越障作业需要,设计出一种新型的轮腿复合式越障车轮。首先,对所设计机构的工作原理进行了介绍;其次,在三维设计软件SolidWorks中建立了轮腿复合越障车轮的三维CAD模型;最后,利用ANSYS软件对所设计的轮腿复合式越障车轮进行了受力分析,根据分析结果,对相关零件的结构进行了改进。对照改进前后的ANSYS受力分析结果可知:改进设计后,既减轻了质量和降低了转动惯量,又满足越障时的受力要求。

一种轮腿复合式仿生机器人设计

针对极端非结构化工作环境下对移动机器人的使用需求,提出了一种轮腿复合式仿生机器人的设计方案,能够根据地形条件变换成六足和轮式两种移动模式,使其在移动过程中能够兼具良好的机动性能和越障能力。通过机械结构和控制系统设计,实现了机器人在移动过程中轮/腿运动模式切换和行走功能。经过对其工作空间的理论计算和物理样机行走实验测试,证明该机器人具备一定的行走能力和越障能力。

轮腿复合式底盘结构的仿真优化

针对目前下肢有障碍的人士出行困难、生活不便的问题,课题组以调整轮椅整体高度位姿与完成户外越障为目标,设计了一种多功能轮椅的轮腿复合式底盘机构。通过运动学分析得出底盘机构水平状态下高度变换范围以及两个驱动推杆的耦合关系;对底盘机构中关键零部件进行静力学分析,并对关键部件进行仿真优化,以保证底盘机构在调节高度中的整体稳定性。样机实验验证了轮腿复合式底盘机构可稳定有效地实现高度调整。该设计可以调节身体重心与位姿,也可以满足室外越障的需求。

基于仿生关节的新型轮-腿复合式移动系统

提出一种基于仿生关节的新型轮-腿复合式移动系统。该系统在功能上和结构上都真正实现了"轮腿融合",利用一套机构实现了轮、腿双重功能;驱动器安装在基座上,不仅减小了负载,也降低了布线难度。在分析系统的运动原理后,针对单纯的偏摆运动和自旋运动分别给出了其运动学模型,并进一步指出了两种运动模式的相互渗透和影响,得到了完整的运动模型。选定一个实例对系统运动特性进行研究,理论计算和虚拟样机仿真结果表明,所建立的运动学模型反映了系统真实的运动状态。物理试验样机姿态调整试验表明,所提出的移动系统具备轮-腿复合功能,能够使平台实现多种运动模式。

轮足两用复合式移动机器人轮腿设计及运动分析

设计了一种结构紧凑、地形适应性强、运行可靠的机器人轮腿。该轮腿设计采用轮足复合运动模式、模块化设计理念,结构上采用同心轴输出机构,外轴高速旋转带动机器人车轮以获得机器人的高速移动,内轴低速大转矩输出以使机器人能够站立行走,可以根据不同的地形条件变换运动模式,实现机器人轮式、关节式以及轮足复合式三种运动形式,并简要分析了各种运动模式轮腿的工作状态及其适用场合,对轮腿转向存在的局限性需进一步研究改进。