攀爬連續(xù)階梯的小型機器人研究.pdf

1、目前，人類在非規(guī)整復(fù)雜地形的各種活動越來越多，且伴隨著偵測消防、救援探險以及核工業(yè)等眾多領(lǐng)域?qū)δ茉竭^復(fù)雜地形的機器人需求越來越緊迫。所以現(xiàn)在迫切需要能夠在非規(guī)整復(fù)雜的地形中來去自如的越障機器人來完成各種任務(wù)。這里主要針對現(xiàn)在城市里面的高樓發(fā)生火災(zāi)或者反恐偵測救援時，需要一種能夠攀爬連續(xù)階梯的小型偵測機器人，提出了一種可變偏心輪結(jié)構(gòu)的機器人。該機器人使用輪子作為行走機構(gòu)。每個輪子采用了雙圓的結(jié)構(gòu)，具有如下優(yōu)點:在較為規(guī)整平坦地形中將輪子切

2、換成圓形結(jié)構(gòu)的普通輪，其運動速度和輪式的運動速度就完全相同，具有很高的效率。而在非規(guī)整的復(fù)雜地形中將會把機器人的輪子切換成偏心結(jié)構(gòu)，這時，機器人就成為了一個偏心輪越障平臺，越障模式的切換是依靠人為控制或者傳感器檢測后自動切換，具有很高的越障效率和控制簡潔的特點。本文提出的機器人輪子的切換具有典型的工程應(yīng)用前景，其具有控制穩(wěn)定、成本低、便于維護管理等優(yōu)點。
　　本文開始介紹了國類外的越障機器人的發(fā)展情況，通過對國類外的經(jīng)典機器人的介

3、紹，提出了本文的攀爬連續(xù)階梯的小型機器人設(shè)計方案。在前面章節(jié)中，主要對攀爬連續(xù)階梯機器人在結(jié)構(gòu)上面進行了分析和介紹，對其主要行走機構(gòu)（可變偏心輪子）做了詳細的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及整機的結(jié)構(gòu)框架設(shè)計。在后面的章節(jié)中，對本文所述的機器人進行了運動學(xué)和動力學(xué)的分析，以及對這種雙圓可切換輪子進行了結(jié)構(gòu)上和動力學(xué)上面的分析;對機器人攀爬連續(xù)階梯進行了原理上的具體分析。機器人的控制系統(tǒng)部分也是本款機器人的關(guān)鍵技術(shù)，這里的控制系統(tǒng)主要涉及到了機器人運動模式切

4、換的控制和無線型號的傳輸，以及電機的控制和各種傳感器的控制。本文還重點分析研究了所述機器人的空間動量和空間慣量，機器人的空間動量和空間慣量的分析給機器人的連續(xù)攀爬階梯奠定了理論依據(jù)，特別是對機器人攀爬階梯時的姿態(tài)以及機器人各部件的參數(shù)設(shè)計提供了可靠的依據(jù)。
　　本文通過在動力學(xué)上、運動學(xué)上、控制學(xué)上的理論建模分析與研究，得出了本文機器人在理論上攀爬連續(xù)階梯的依據(jù)。機器人在模式切換的過程中，由于傳感器之間有著較多的電磁信號干擾，所以