轮-腿复合移动机器人RUPU-RUPR球面并联腿机构动力学研究

提出了一种二自由度球面并联腿机构,并以该机构为基础,设计了一种结构简单且越障性能良好的轮-腿复合移动机器人。阐述了该机构的组成,采用解析几何法和闭环约束方程构建了RUPU-RUPR球面并联腿机构的位置逆解、工作空间、速度和加速度模型,并验证了其准确性。运用牛顿-欧拉法建立了RUPU-RUPR球面并联腿机构的动力学模型。在给定动平台的运动规律和外力后,通过动力学方程求解出RUPR驱动支链驱动力,RUPU驱动支链驱动力矩以及RUPR驱动支链约束力矩,并给出动力学模型仿真解。结果表明该机构具有良好的工作性能。

一种新型轮-腿混合式移动机器人的结构设计及分析

基于槽轮间歇机构和摇杆滑块的串联组合结构,设计了一种新型轮-腿混合式移动机器人。通过串联组合结构,机器人可实现轮式和足式移动模式的相互切换,具有良好的地面适应能力。阐述了机器人的结构和工作原理,并对串联组合结构进行了等效处理和几何分析。对机器人进行了简单步态规划,通过仿真验证了所设计机器人的可行性。

腿-轮复合机器人全方位运动控制器的设计与仿真

针对腿-轮复合机器人进行了运动学与动力学模型构建,构造控制器实现了基本的运动功能。将整体平台解耦为四个子系统,利用拉格朗日方法分别对手臂子系统、腿部子系统、头部子系统以及虚拟倒立摆子系统进行动力学分析;结合整体运动学与齐次坐标变换方法,将机体总质量映射为虚拟倒立摆质心总质量,与驱动轮构成虚拟两轮倒立摆。将手臂与腿部的关节状态空间动力学方程通过速度雅可比矩阵转换为笛卡尔状态空间动力学方程,构造加入前馈补偿的比例增益反馈线性化控制器,控制手臂末端执行器与足端到达期望位置;分别构造三个控制器对虚拟倒立摆的平衡、直行与自转功能进行解耦控制。最后,在Webots中进行了平衡仿真、直行仿真、转弯仿真以及身体姿态调整仿真,结果体现了所提方法的有效性。

新型轮—腿—履带复合移动机构及稳定性分析

为提高反恐防暴机器人对非结构环境的适应能力,设计出了一种具有良好的机动性能和转向性能的新型轮—腿—履带复合移动机构.通过机器人机构分析与本体的稳定性分析,论证了其结构设计的可行性及好的稳定性.

轮-履复合被动自适应机器人设计与参数分析

针对地形狭窄、障碍物较高的非结构环境,提出了一种可正反向越障的轮-履复合被动自适应机器人。该机器人由车体模块、尾轮模块和两个左、右对称布置的轮-履复合模块组成。简述该机器人的整体结构和模式转换原理,并详细介绍了其动力传递过程和运动过程。通过建立机器人轮-履复合模块数学模型,分析各构件的运动关系,对轮-履模块的模式转换过程及受力情况进行研究,并研究了轮-履复合模块结构变形过程中履带长度的变化情况。分析结果验证了参数设计的合理性和方案的可行性。

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-履-腿复合式移动机器人的越障分析

针对非结构化环境中轮履机器人越障能力不足的问题,提出一种新型轮-履-腿复合式移动机器人。基于动态位姿变换矩阵建立轮-履-腿复合式机器人运动学模型,针对该机器人特有的前后支撑腿结构,提出一种在非结构化环境下基于履-腿混合运动模式的新型越障方案,并对该越障方案进行约束条件分析,得出其在翻越障碍物时的非线性关系模型。

轮腿复合式变位越障机器人结构构型与典型运动过程分析

针对非结构环境的特性,提出一种适用于非结构环境的新型轮腿复合式变位越障移动机器人。这种移动机器人创新点在于机器人通过自身的变位变形不需要辅助即可实现将负载运送到高度差较大的升高表面上来实现大越障,比如完成跨越台阶、进入车子等一系列动作,并且可以保持机器人负载平面始终与地面平行,具有很强的环境适应能力和越障能力,本文中主要对该移动机器人在非结构环境下的斜坡行走、上下台阶、越沟功能进行运动性能分析。

被动自适应机器人机构学与运动机理研究

针对复杂地面环境提出一种具有被动自适应能力的轮-履复合移动机器人,该机器人主要由车体模块和轮-履复合模块组成.轮-履复合模块由平面连杆机构演化而来,具有一个自由度,在单驱动力作用下可根据环境中的约束表现为不同的运动模式.通过分析机器人各构件间运动关系,建立了轮-履复合模块的数学模型,并对机构各参数进行了优化.对机器人的爬坡、翻越台阶等运动能力进行了分析,并使用多刚体软件进行仿真实验,验证结构设计和参数选择的合理性.