BYQ-4球形機器人運動特性分析及操作任務(wù)研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機器人特別是移動機器人正逐漸崛起。球形機器人是一種特殊的具有全封閉的球形或類球形外殼的移動機器人。球形機器人能夠進行全方位行走，運動速度快，零轉(zhuǎn)彎半徑，具有靈活的運動能力。在此基礎(chǔ)上，為球形機器人增加執(zhí)行機構(gòu)就產(chǎn)生了具有操作能力的帶伸縮臂球形機器人。本論文的研究內(nèi)容來源于國家863項目“一種帶伸縮臂的全方位滾動球形機器人的研制”（課題編號：2006AA04Z243），是該項目的重要組成部分。本論文將以帶伸縮臂的球

2、形機器人為主要研究對象，基于虛擬樣機技術(shù)對球形機器人的運動學(xué)和動力學(xué)進行分析和研究，主要研究內(nèi)容如下： 首先，針對帶伸縮臂球形機器人的行走機構(gòu)特征-配重驅(qū)動型球形機器人，采用牛頓-歐拉法和拉格朗日法分別建立了其動力學(xué)模型，并基于虛擬樣機仿真軟件ADAMS對動力學(xué)模型進行驗證，得出了該類型的球形機器人的結(jié)構(gòu)參數(shù)對動力學(xué)特性的影響，將動力學(xué)的研究和球形機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)合起來。 其次，以帶伸縮臂球形機器人為研究對象，針對其操

3、作能力和操作任務(wù)特性的問題進行研究。對機器人操作手的運動學(xué)問題進行了分析研究，獲得了球形機器人操作能力的重要參數(shù)。對帶伸縮臂球形機器人的兩種操作任務(wù)進行了規(guī)劃，并在ADAMS下進行了仿真驗證，解決了球形機器人的操作問題。 再次，從彈性力學(xué)的角度，對帶伸縮臂球形機器人在兩種操作狀態(tài)下的球殼強度進行了校核分析，得到了球殼在不同條件下的位移、應(yīng)力和應(yīng)變值。在有限元分析軟件ANSYS中，采用有限元方法進行了球殼的強度校核實驗，完成了球殼