中國是臍橙種植面積最大的國家。然而,臍橙產(chǎn)地的種植條件較差,其中90%種植在山區(qū)。受地形影響,山地果園農(nóng)業(yè)機械化程度非常低,雖有少部分山地果園移動作業(yè)機械,但移動作業(yè)能力有限。由于缺乏一個綜合性農(nóng)藝移動作業(yè)平臺,山地果園間的移動運輸作業(yè)任務(wù)主要還是靠人工完成。針對此問題,本文對適應(yīng)山地果園的可組合六足機器人結(jié)構(gòu)與運動性能進行深入研究。根據(jù)山地果園綜合性農(nóng)藝移動作業(yè)要求,提出了一種可組合的六足機器人機構(gòu),作為山地果園綜合性農(nóng)藝作業(yè)平臺�；诜轿惶卣骷碚摲椒�,綜合得到了27種串聯(lián)型機械腿機構(gòu)和93種并聯(lián)型機械腿機構(gòu),其中70種是新機構(gòu)。論文設(shè)計得到了一種單回路連接器機構(gòu),可方便可靠的將多個可組合六足機器人單體進行快速連接與分離,研究了機械腿及連接器在可組合六足機器人軀體上的布局,使六足機器人達到更好的運動性能,提出了2～3個六足機器人的5種典型組合模式,通過這些組合模式可以更好滿足山地果園移動作業(yè)需求。論文建立了可組合六足機器人機械腿機構(gòu)及整機位置正逆解模型、速度模型及加速度模型;用蒙特卡洛法繪制了可組合六足機器人的機械腿機構(gòu)及整機工作空間,分析了機械腿落足點位置對可組合六足機器人工作空... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：207 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

OctopusI六足機器人

第1章緒論8排雷、外太空探索以及野外探測等陸地上具有廣泛應(yīng)用的六足機器人。(1)救援救災(zāi)六足機器人上海交通大學(xué)在國家973計劃項目的支持下，研制了OctopusI六足機器人[54-56]，如圖1.1所示。它主要用于核電站的救援任務(wù)，可以攜帶儀器進入事故現(xiàn)場，以完成檢測和救援任務(wù)。機器人的機械腿采用并聯(lián)機構(gòu)，具有承載能力強的特點。其機身的工作空間可達到長500mm，寬500mm和高400mm，可爬25°坡度角并跨越0.4m的障礙，負載能力為150kg，在復(fù)雜的環(huán)境中表現(xiàn)良好，穩(wěn)定性較高。他們還研制了第四代OctopusIV六足機器人[57]，如圖1.2所示，該機器人機械腿采用串并混聯(lián)結(jié)構(gòu)，兼具串聯(lián)和并聯(lián)機構(gòu)的特性，主要應(yīng)用于復(fù)雜環(huán)境下的緊急救災(zāi)任務(wù)，代替救援人員執(zhí)行清理場地和搬運等任務(wù)。機器人的高度范圍為0.8-1.2m，負重達到200kg，爬坡能力達到25°，越障高度達到0.4m。機器人的驅(qū)動裝置布置在身體上方，從而減輕了腿部的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量，增強了其運動能力，并且可以與其他機器人協(xié)同工作以更好地完成任務(wù)。圖1.1OctopusI六足機器人圖1.2OctopusIV六足機器人上述六足機器人的機械腿采用了并聯(lián)腿或串并混聯(lián)腿結(jié)構(gòu)，提高了機器人的承載能力，但同時增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，機械腿的工作空間較小，導(dǎo)致機器人跨越溝壑障礙的能力不大。(2)排雷六足機器人日本千葉大學(xué)與西班牙國家研究委員會(CSIC)分別研制了COMET系列六足機器人[58-60]與SILO6六足機器人[61-62]，用于排雷作業(yè)，如圖1.3所示。COMET系列機器人自2000年開始發(fā)展至今共研制了4代，均由液壓驅(qū)動，是最早用于排雷作業(yè)的六足機器人。COMET-I每條腿具有3個自由度，整機共18個自由度，在身體下方安裝有探地雷達，用于探測地雷。COMET-II在六足的基礎(chǔ)上增加了

第1章緒論9兩個操作臂，一個操作臂上安裝有金屬探測器與探地雷達，另一個操作臂安裝有記號裝置，操作臂使用碳纖維增強塑料以減輕重量；尺寸約為1.8m×1.4m×0.6m，重120kg。COMET-III與COMET-II具有相似的機構(gòu)，但尺寸更大，達到4m×2.5m×0.8m，重1000kg，可持續(xù)工作4小時。COMET-I至COMET-III均只能在較為平坦的地面行走探測，在崎嶇山地?zé)o法通行。COMET-IV則可以應(yīng)對稍微更加崎嶇復(fù)雜的地面，但爬坡能力及穩(wěn)定性仍然不足。SILO6六足機器人尺寸比COMET系列更小，長度為880mm，寬度為450mm，高度為260mm，重44.34kg，行走速度為0.05m/s。與COMET類似，在機器人前端設(shè)計安裝一個5自由度機械臂，機械臂末端安裝金屬探測器用于探測地雷、紅外傳感器用于檢測地面及其他障礙物；每條腿為3個自由度，機器人共18個自由度。由于尺寸變小了，其越障能力變差了，遇到較大的障礙便不能通行。(a)COMET-I(b)COMET-II(c)COMET-III(d)COMET-IV(e)SILO6圖1.3排雷六足機器人上述排雷六足機器人可以適應(yīng)稍微平緩的山地地形，遇到稍陡地形則不能通行，COMET-IV越障能力好但尺寸太大，SILO6尺寸變小但越障能力不足。(3)外太空探索六足機器人針對月球基地的建設(shè)需求，由美國國家航空航天局研制的ATHLETE是現(xiàn)在

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]六足機器人非結(jié)構(gòu)路況多機協(xié)同作業(yè)設(shè)計與研究[D]. 詹惠軻.西南科技大學(xué) 2018
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[3]四足小象機器人實時控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D]. 鄧?yán)杳?上海交通大學(xué) 2014
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本文編號：3394740