多模式步滾移動(dòng)兩足并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究.pdf

1、本文提出移動(dòng)模式與操作模式集成的多模式移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念?；谠撛O(shè)計(jì)理念，以提高機(jī)構(gòu)的承載能力與復(fù)雜地形通過(guò)能力為目標(biāo)，定義并提煉出四類(lèi)移動(dòng)模式與兩類(lèi)操作模式，進(jìn)而形成模式集成方法，構(gòu)建含有U-P-U（萬(wàn)向鉸-移動(dòng)副-萬(wàn)向鉸）支鏈與U-R-U（萬(wàn)向鉸-轉(zhuǎn)動(dòng)副-萬(wàn)向鉸）支鏈的多模式步滾移動(dòng)兩足并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并作為典型構(gòu)型進(jìn)行系統(tǒng)性研究，包括:理論分析、仿真分析、樣機(jī)研制與實(shí)驗(yàn)研究。首先將4U平行四邊形機(jī)構(gòu)、6U機(jī)構(gòu)、3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為

2、研究基礎(chǔ);然后提出多模式步滾移動(dòng)兩足4-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并作為核心研究;最后以具體應(yīng)用為導(dǎo)向提出兩足步行2-UPU+2-UU并聯(lián)機(jī)構(gòu);以拓展操作模式與移動(dòng)模式為目的提出多模式步滾移動(dòng)兩足4-URU并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)三種兩足步行4U平行四邊形機(jī)構(gòu)進(jìn)行比較分析，總結(jié)由運(yùn)動(dòng)副配置方法不同帶來(lái)的構(gòu)型之間的區(qū)別與聯(lián)系，進(jìn)而拓展提出一種兩足步行4U平行四邊形構(gòu)型。針對(duì)提出的滾動(dòng)6U并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行滾動(dòng)原理分析，采用不同運(yùn)動(dòng)

3、副配置方案得到兩種滾動(dòng)6U并聯(lián)機(jī)構(gòu)的拓展構(gòu)型。進(jìn)一步采用不同運(yùn)動(dòng)鏈的配置方案，提出多模式滾動(dòng)3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)。結(jié)合自由度與奇異位置分析，研究四種滾動(dòng)模式具體實(shí)現(xiàn)方式與切換方案，并討論由支鏈變化帶來(lái)的步長(zhǎng)變化對(duì)滾動(dòng)能力的影響。⑵集成移動(dòng)與操作兩種功能模式提出多模式步滾移動(dòng)兩足4-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并分別研究了三類(lèi)移動(dòng)模式與兩類(lèi)操作模式。在移動(dòng)模式中討論驅(qū)動(dòng)方案、模式切換、轉(zhuǎn)向操作、步態(tài)特點(diǎn)等方面。在操作模式中分析姿態(tài)調(diào)整、重心調(diào)整、與地面

4、的貼合等固定式操作模式;同時(shí)研究了整體協(xié)同式操作模式對(duì)移動(dòng)模式的輔助功能，如:側(cè)翻自救功能與傾覆復(fù)位功能。此外，結(jié)合機(jī)構(gòu)特性討論步長(zhǎng)與速度之間的關(guān)系，并針對(duì)典型障礙，分析了機(jī)構(gòu)的越障性能。⑶以承載運(yùn)輸為主要用途，綜合考慮并聯(lián)機(jī)構(gòu)的高剛度和承載能力，以及機(jī)構(gòu)對(duì)崎嶇路面適應(yīng)能力的要求，提出具有承載能力的兩足步行2-UPU+2-UU并聯(lián)機(jī)構(gòu)。結(jié)合機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性與兩足的承載空間要求，確定兩足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系式。研究采用類(lèi)似爬行步態(tài)條件

5、下驅(qū)動(dòng)力與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系，并進(jìn)一步分析得出該機(jī)構(gòu)類(lèi)似爬行的步態(tài)比采用常規(guī)步行的步態(tài)對(duì)驅(qū)動(dòng)力的要求顯著降低。⑷根據(jù)多模式步滾移動(dòng)兩足4-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型特點(diǎn)，總結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)需要滿足的條件，采用不同支鏈類(lèi)型構(gòu)造該類(lèi)機(jī)構(gòu)，并嘗試進(jìn)一步拓展操作模式與移動(dòng)模式功能。以多模式步滾移動(dòng)兩足4-URU并聯(lián)機(jī)構(gòu)為例，分析其具有的四足跳躍模式與剪叉升降平臺(tái)操作模式。綜合而言，基于提出移動(dòng)模式與操作模式集成的多模式移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念，進(jìn)行了系統(tǒng)性研究，