【摘要】：隨著科技的進步和社會的發(fā)展,機器人技術(shù)成為當(dāng)今世界備受關(guān)注的前沿課題。與此同時,隨著人類在非規(guī)整復(fù)雜地形的各種活動增多,以及對具有潛在危險區(qū)域或者人員無法進入?yún)^(qū)域的探測活動的增加,越障偵測機器人的研究更是受到各行各業(yè)的青睞。因此,現(xiàn)在迫切需要一種在規(guī)整地形移動速度快和非規(guī)整復(fù)雜地形越障能力強且輕小便攜的移動機器人來完成各種偵測任務(wù)。基于這樣的環(huán)境及應(yīng)用需求,本文提出了一種復(fù)合式連桿越障偵測機器人。本文中的機器人采用一種簡潔可靠的輪桿式驅(qū)動機構(gòu),在平坦地面上使用輪式行走方式,在復(fù)雜的非規(guī)整地形中利用復(fù)合式連桿來進行越障。復(fù)合式連桿機器人采用對稱式的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計,其驅(qū)動行走機構(gòu)主要包括行動輪和復(fù)合式越障連桿,多根連桿物理連接在輪子的邊緣部分,隨著輪子轉(zhuǎn)動且不會影響行動輪的運動,當(dāng)其在較為規(guī)整的平坦地面上行走時,類似于傳統(tǒng)的普通圓輪行走方式,行走效率高,移動速度快,不存在“奇異點”問題。而當(dāng)其行走在非規(guī)整的復(fù)雜地形中時,則自動切換為越障模式,利用桿-桿、桿-輪、桿-身等相互切換來完成機器人的越障,具有越障能力強、控制簡單等特點。首先,本文介紹越障偵測機器人的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并對輪桿式移動機器人的結(jié)構(gòu)進行分析。通過分析傳統(tǒng)移動機器人機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點,從而引出本文中的輪桿式移動機器人的輪桿結(jié)構(gòu),并對其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及整機的機械結(jié)構(gòu)進行分析。然后,分別從連桿的個數(shù)和輪子的個數(shù)兩個方面對輪桿式移動機器人進行分類。接著,對本文所述的機器人進行運動學(xué)和動力學(xué)的分析。建立參考坐標(biāo)系并描述機器人在其中的位姿及運動規(guī)律;分析機器人在平面坐標(biāo)系中的運動學(xué)模型。隨后,重點分析復(fù)合式連桿機器人的運動原理及越障能力。本部分主要介紹了機器人在規(guī)整地形運動時所采用的同側(cè)同相和全輪同相情況下的轉(zhuǎn)彎方式,并詳細(xì)分析了機器人在連續(xù)階梯地形的越障過程及原理;緊接著,通過分析得到該機器人的極限越障高度為行動輪半徑的三倍,并得出該越障高度下越障連桿的相關(guān)參數(shù),越障效果最佳時的連桿個數(shù)和相位差;利用重心投影法分析機器人的靜態(tài)穩(wěn)定性及爬坡能力。機器人的控制系統(tǒng)設(shè)計部分首先介紹了控制系統(tǒng)的總體設(shè)計,然后分別對外圍硬件部分和軟件部分進行了詳細(xì)的描述。最后,對復(fù)合式連桿越障偵測機器人樣機的基本性能進行實驗研究,主要包括規(guī)整地形的前進后退、轉(zhuǎn)彎,以及非規(guī)整地形的越障和偵測性能的驗證。本文提出的復(fù)合式連桿越障偵測機器人是一種結(jié)構(gòu)簡潔可靠、控制簡單、效率高、地表適應(yīng)性好、越障能力強、非輪非腿非履帶式的移動機器人,既能在規(guī)整地形中保證圓輪的移動速度和行走效率,又能在非規(guī)整地形中利用復(fù)合連桿保證越障能力。該機器人集小功率、越障強、超輕量、環(huán)境偵測能力等特點于一身,適用于復(fù)雜地形和野外環(huán)境,尤其適用于帶有連續(xù)階梯的高樓大廈環(huán)境的偵測。
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【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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 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(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年10期

2 孔子文;張世武;許e，

本文編號：2294783