為實現(xiàn)小型特種地面移動機器人的遙控、自主或半自主執(zhí)行任務,要求其具有便于攜帶或配置的小體積小質(zhì)量,在復雜地形環(huán)境下的強大越障能力以及在多樣工作空間中的靈活變形能力�，F(xiàn)有小型地面移動機器人因越障能力受到機構(gòu)設計尺寸限制,很難同時滿足這三點設計需求。本文結(jié)合小型機器人高越障技術(shù)與整體變形機構(gòu)思想,設計出一種具有可變形車身的新型多模式兩輪地面移動機器人,并對其各運動模式進行分析研究。首先提出多模式兩輪移動機器人設計概念,基于平面6R單環(huán)閉鏈連桿機構(gòu)對機器人進行可變形車身設計,通過控制車身變形,可獲得四種功能模式（折展模式、兩輪移動模式、類履滾動模式和攀爬越障模式）的集成與切換。折展模式下,機器人通過折疊變形實現(xiàn)體積縮小以便儲存、運輸和攜帶,通過展開變形可開啟移動與工作;兩輪移動模式下,通過車身變形實現(xiàn)車身與車尾的結(jié)構(gòu)集成,并可調(diào)整輪距和車尾長度以改變轉(zhuǎn)彎半徑和車身寬度,增加機器人地面適應性;類履滾動模式下,桿件在地面交替鋪展支撐實現(xiàn)類履滾動,適用于不平整或松軟路面,可作為主移動模式失靈情況下的備用移動模式;攀爬越障模式下,6R連桿車身可變形至凹多邊形狀對障礙物進行攀附,實現(xiàn)高臺與連續(xù)樓梯越障... 

【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

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?北京交通大學碩士學位論文???功能，通過折疊可減小機器人凈高以通過小于其輪徑的矮縫，也可使其質(zhì)心降低，??從而能夠攀爬大于４５°的陡坡。針對車輪主要有車輪更換和變形輪兩種研宄思路。??ＫＲＡＴＯＣＨＶＰ＾設計的ＭｅｇａＳｃｏｕｔ可根據(jù)不同環(huán)境需求更換輪子以增強機器人??的多地形適應力。Ｐｈｉｌｉｐｐｅ等人先是提出以四桿機構(gòu)為基礎的單自由度縮放輪１２２］，??縮放比為１．３，隨后提出一種車輪寬度和半徑比例不受結(jié)構(gòu)限制的變形輪［２３］，縮放??比可達１．８。Ｃｈｅｎ等將曲柄滑塊結(jié)構(gòu)用于實現(xiàn)車輪外徑變化，輪轂在輪軸的轉(zhuǎn)動下??帶動曲柄轉(zhuǎn)動繼而推動輪緣展開［２４］。??

４在小型移動機器人領域內(nèi)，除了上述三種類型機器人，還有一類復合式機器??人，在同一個機械本體上集成多種運動模式，通過特殊的結(jié)構(gòu)設計和運動控制，??使其移動構(gòu)件可以發(fā)生不同組合變化，在不同環(huán)境下采取最適應的運動模式。其??中，履帶具有較大變形空間，常與輪式、腿式相結(jié)合，構(gòu)成復合式機器人，使機??器人既具有輪腿式運動的靈活高效特性，也具有履帶式運動的高越障性。??以色列埃爾比特公司研制的ＶＩＰｅＲ［３６］機器人，擁有Ｇａｌｉｌｅｏ?Ｍｏｂｉｌｉｔｙ?Ｓｙｓｔｅｍ公??司發(fā)明的特殊的輪履系統(tǒng)：具有可伸縮性的履帶包覆在車輪外廓，在輪式運動模??式下，履帶與車輪完全貼合呈圓形，越障模式下，原本隱藏在大車輪內(nèi)部的履帶??輪會伸出且履帶會隨之張緊，此時機器人具有良好越障能力。ＶＩＰｅＲ尺寸參數(shù)為??３８０ｍｍＸ?１９０ｍｍ，重約１１．３ｋｇ，同時具有便攜性和高移動性。韓國學者Ｊａｎｇ－Ｗｏｏｎ??Ｌｅｅ［３７］等采用了同樣的隱藏履帶輪的設計理念，不同之處在于將履帶直接和履帶輪??作為整體一起隱藏和伸展，避免了履帶長度變化帶來的履帶脫落現(xiàn)象。國防科技??大學ＦａｌｉａｎｇＺｈ〇Ｕ［３Ｓ］延用履帶定長思想設計出變形輪履腿四輪小車，每個車輪為四??桿結(jié)構(gòu)，外面包覆定長履帶，輪式模式下四根桿件外廓呈圓形，變形后四根桿件??呈“〇〇”，履帶呈橢圓形，此時可進行履帶式或者腿式運動以完成越障，其變形過??程如圖丨－１０所示。??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]多模式移動連桿機構(gòu)理論研究[D]. 田耀斌.北京交通大學 2015
[2]拋投機器人翻轉(zhuǎn)越障技術(shù)研究[D]. 張世隆.北京理工大學 2015
[3]單元及組合型網(wǎng)格式移動連桿機構(gòu)的研究[D]. 劉長煥.北京交通大學 2013

碩士論文
[1]空間多面體翻滾機器人運動分析與控制技術(shù)研究[D]. 張中鵬.南京航空航天大學 2014
[2]單閉鏈6R連桿滾動機構(gòu)的研究[D]. 翟美麗.北京交通大學 2014
[3]可折疊地面移動連桿機構(gòu)的研究[D]. 李曄卓.北京交通大學 2013
[4]帶有機械臂的兩輪可重構(gòu)移動機器人的設計與研究[D]. 黎雄.哈爾濱工業(yè)大學 2008



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