本文關(guān)鍵詞： 輪腿混合 攀爬機器人 同相 偏心 控制系統(tǒng)　出處：《西南大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著移動機器人技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟,機器人的應用范圍也越來越廣泛,涉及到軍事偵查、探測救援、星球探索等領(lǐng)域。在這些高危險的場合里要求機器人能夠代替人類完成任務。常見的機器人的移動方式分為輪式、腿式及履帶式,由于單種類型的移動方式的應用都有各自的優(yōu)缺點,因此混合式機器人的研究逐漸成為了該領(lǐng)域的研究熱點和趨勢。本次研究的基于同相非同相及偏心非偏心混合式的小型機器人結(jié)合輪式和腿式機器人的優(yōu)點能夠在平地、草地、沙地等復雜地面上穩(wěn)定的行走和越障,克服了該類機器人中行走與越障效率的不兼顧問題。同相和非同相是指機器人的行走步態(tài),而偏心和非偏心是指行駛單元的結(jié)構(gòu)。同相和偏心的技術(shù)是為了提高機器人的越障能力。該機器人基于同相非同相及偏心非偏心技術(shù),采用四個普通的圓輪和負責攀爬越障的偏心式擺桿結(jié)構(gòu),在規(guī)整地形下以輪式結(jié)構(gòu)高效率行走,在復雜地形下采用偏心式擺桿結(jié)構(gòu)進行攀爬或翻滾,兼顧了行走效率和越障性能,并且機器人能夠穩(wěn)定的攀爬連續(xù)臺階。本文首先通過分析該機器人的選題背景及當今世界對輪腿混合式機器人的研究現(xiàn)狀,創(chuàng)新性的提出一種新型的輪腿混合式機器人。其次,詳細介紹了該混合式機器人的總體設計過程以及在平地和復雜地形下的步態(tài)規(guī)劃,并對機器人攀爬臺階的運動原理進行詳細分析。文章第三部分通過建立機器人運動學動力學模型,對機器人進行運動學和動力學分析計算,計算機器人能夠越過障礙物的極限高度,以及爬坡角度。第四部分給出該機器人控制系統(tǒng)的設計思想,并依次對硬件部分和軟件部分進行詳細的描述。第五部分通過平地行走實驗,對機器人模型和步態(tài)規(guī)劃進行驗證與分析,然后通過在復雜地形下的越障實驗以及在攀爬連續(xù)臺階實驗分析機器人的越障和攀爬性能,通過對機器人進行實驗進一步改進和完善機器人性能。對所述機器人的設計過程進行總結(jié),并對其以后的應用前景進行展望。通過本文的研究與分析,基于同相非同相及偏心非偏心技術(shù)的輪腿混合式機器人既能在平地上高效率行走,又能在復雜地形下穩(wěn)定的越障和攀爬,具有極高的靈活性和越障能力,為以后的混合式機器人研究提供參考依據(jù)。
[Abstract]:With the development and maturity of mobile robot technology, the application of robot is more and more extensive, involving military investigation, detection and rescue. Planetary exploration and other areas. In these high-risk situations, robots are required to be able to perform tasks instead of humans. The common movements of robots are wheeled, legged and crawler. Because each type of mobile application has its own advantages and disadvantages, Therefore, the research of hybrid robot has gradually become the research hotspot and trend in this field. The advantages of combining wheeled and legged robots based on in-phase and eccentricity hybrid robots in this study can be found in flat ground and grassland. The steady walking and obstacle surmounting on the complex ground such as sandy land overcomes the inconsideration of walking and obstacle surmounting efficiency in this kind of robot, which refers to the walking gait of the robot. And eccentricity and non-eccentricity are the structures of driving units. The techniques of phase and eccentricity are designed to improve the ability of robots to overcome obstacles. Using four ordinary round wheels and eccentric swinging bar structure which is in charge of climbing obstacle, walking efficiently with wheel structure under regular terrain, climbing or rolling with eccentric swinging rod structure in complex terrain. The walking efficiency and obstacle surmounting performance are considered, and the robot can climb the continuous steps stably. Firstly, this paper analyzes the background of the robot and the current research situation of the wheel-leg hybrid robot in the world. A novel wheel-leg hybrid robot is proposed. Secondly, the overall design process of the hybrid robot and gait planning under flat ground and complex terrain are introduced in detail. In the third part, the kinematics and dynamics analysis of the robot is carried out by establishing the kinematics and dynamics model of the robot. Calculate the limit height of the robot over obstacles and the angle of climbing. Part 4th gives the design idea of the robot control system. In the 5th part, the robot model and gait planning are verified and analyzed by walking experiments on flat ground. Then, the obstacle surmounting and climbing performance of the robot are analyzed through the obstacle surmounting experiment under the complex terrain and the experiment of climbing the continuous steps. The performance of the robot is further improved and perfected by experiments. The design process of the robot is summarized, and the prospect of its application in the future is prospected. Through the research and analysis of this paper, The wheel-leg hybrid robot based on the technology of in-phase and eccentricity and non-eccentricity can not only walk efficiently on the flat ground, but also be able to surmount and climb stably under complex terrain, and has extremely high flexibility and ability of surmounting obstacles. It provides a reference for the future research of hybrid robot.
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 帥立國;鄭麗媛;費燕瓊;;輪-履混合式移動機器人爬坡運動研究[J];哈爾濱工程大學學報;2016年02期

2 王國彪;陳殿生;陳科位;張自強;;仿生機器人研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];機械工程學報;2015年13期

3 葛耿育;王宇俊;;四足偏心輪腿機器人的越障研究[J];西南師范大學學報(自然科學版);2014年10期

4 吳偉仁;周建亮;王保豐;劉傳凱;;嫦娥三號“玉兔號”巡視器遙操作中的關(guān)鍵技術(shù)[J];中國科學:信息科學;2014年04期

5 汪紅波;余聯(lián)慶;王玉金;王立平;;具有翻滾模式的可變形四足機器人結(jié)構(gòu)設計與分析[J];中國機械工程;2012年22期

6 宋紅生;王東署;;仿生機器人研究進展綜述[J];機床與液壓;2012年13期

7 黃思姬;歐屹;陶衛(wèi)軍;馮虎田;;履帶式地面移動機器人動力學模型分析[J];機電工程;2011年03期

8 田海波;方宗德;周勇;李聲晉;張國勝;;輪腿式機器人傾覆穩(wěn)定性分析與仿真[J];系統(tǒng)仿真學報;2009年13期

9 陳殿生;黃宇;王田苗;;輪式腿型機器人的越障分析與仿真[J];北京航空航天大學學報;2009年03期

10 崔寶洲;宗光華;孫明磊;張融;劉錦華;;一種獨立輪腿式機器人的步態(tài)規(guī)劃研究[J];機械與電子;2009年02期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 陳甫;六足仿生機器人的研制及其運動規(guī)劃研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 方珂匯;四足機器人機構(gòu)設計[D];杭州電子科技大學;2015年

2 黃相柏;微小型機器人翻滾式爬樓梯技術(shù)[D];北京理工大學;2015年

3 葛耿育;基于異形輪組合的小型機器人越障性能研究[D];西南大學;2014年

4 李君科;輪撬式越障機器人設計與分析[D];西南大學;2013年

5 章忠良;四足機器人運動學及動力學研究[D];電子科技大學;2012年

6 劉永生;輪腿混合機器人機構(gòu)設計及運動仿真[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學;2010年

7 侯國慶;移動機器人行走系統(tǒng)的運動學分析和穩(wěn)定性研究[D];河北工業(yè)大學;2007年

8 王爭;井下探測機器人控制系統(tǒng)研制及其運動性能分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

9 戴美麗;同軸度測量儀的研制[D];青島科技大學;2005年

10 黃勇剛;少自由度并聯(lián)機器人拓撲結(jié)構(gòu)設計及運動學研究[D];重慶大學;2005年

，

本文編號：1517691