輪撬式越障機(jī)器人設(shè)計與分析.pdf

1、隨著人類在非規(guī)整地形的活動越來越多，再加上消防排爆、探險救援、核工業(yè)等眾多領(lǐng)域?qū)υ秸蠙C(jī)器人需求越來越緊迫。因此，迫切需要能夠在非規(guī)整地形中來去自如的越障機(jī)器人來完成特定的任務(wù)。在這樣的環(huán)境及其應(yīng)用的驅(qū)動下，結(jié)合非規(guī)整地形的特征以及工作者的研究，提出了一種輪撬式越障機(jī)構(gòu)。該機(jī)器人使用輪子作為行走機(jī)構(gòu)、使用越障連桿來進(jìn)行越障。它采用對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有如下優(yōu)點:在規(guī)整地形中的運動速度和輪式的運動速度相當(dāng)，在非規(guī)整地形中具有較強(qiáng)的越障能力，越障

2、模式的切換無需人為干涉。
　　 本文以分析機(jī)器人的運動學(xué)作為論文開始，運動學(xué)分析部分建立了坐標(biāo)系描述了機(jī)器人在其中的位姿;建立了機(jī)器人在坐標(biāo)系中的正運動學(xué)和逆運動學(xué)模型;揭示了輪子的運動速度與機(jī)器人重心移動速度之間的關(guān)系。然后又對單個輪子進(jìn)行了受力分析，得出了驅(qū)動輪的動力學(xué)模型;進(jìn)而對整個機(jī)器人建立了動力學(xué)模型。緊接著介紹了輪撬式越障機(jī)器人在規(guī)整地形和非規(guī)整地形的運動原理并對非規(guī)整地形越障進(jìn)行了分析;分析了機(jī)器人的爬坡能力并介紹

3、了另外兩種越障方式。控制系統(tǒng)部分簡要地介紹了控制系統(tǒng)并依次對硬件部分和軟件部分進(jìn)行了詳細(xì)的描述，硬件部分給出了使用的主要器件，軟件部分給出了實現(xiàn)流程圖。實驗部分對機(jī)器人的運動性能包括前進(jìn)后退、轉(zhuǎn)彎進(jìn)行了驗證與分析，然后分析了機(jī)器人的越障性能，給出了機(jī)器人尺寸和各主要因素對其越障能力等關(guān)鍵性能的影響。
　　 通過本文的研究與分析，輪撬式越障機(jī)構(gòu)是一種既能在規(guī)整地形高效地行走又適合在非規(guī)整地形上運動的機(jī)構(gòu)，而且它具有越障過程中無需人