發(fā)布時間：2023-09-16 17:55

　　移動機器人作為協(xié)助人類進行生產(chǎn)生活的一類新型輔助工具,廣泛應(yīng)用于先進制造、�？仗剿�、醫(yī)療服務(wù)、軍事偵察等具有精細化、繁重性、危險性或未知性特點的任務(wù)領(lǐng)域。這就要求移動機器人具有更強的復(fù)雜地形適應(yīng)性。作為移動機器人的重要執(zhí)行部件,多種輪式、履帶式、腿式、混合式以及其它新型地面移動機構(gòu)被不斷探索和開發(fā),用于提高機器人的移動能力。本文從幾何學(xué)中多面體的空間關(guān)系出發(fā),應(yīng)用機構(gòu)學(xué)中連桿機構(gòu)的設(shè)計原理,對多面體進行幾何與機構(gòu)構(gòu)造,探索具有全新構(gòu)型與移動機理的地面移動多面體機構(gòu)設(shè)計方法,獲得具有移動功能與折展功能的地面移動多面體機構(gòu)。具體針對四面體基本單元,進行雙四面體構(gòu)造,提出一類具有全姿態(tài)移動能力和折疊縮放功能的地面移動雙四面體機構(gòu)。首先對雙四面體進行幾何與機構(gòu)構(gòu)造,提出地面移動雙四面體機構(gòu)的設(shè)計方法。進而設(shè)計得到Bennett環(huán)單動力共面雙四面體移動機構(gòu)、PPP基多模式對頂雙四面體移動機構(gòu)、Sarrus鏈可折展對偶雙四面體移動機構(gòu),針對三種機構(gòu)的移動能力與折展功能展開深入分析。同時對滾動雙四面體機構(gòu)的運動規(guī)劃策略進行探索研究。具體研究內(nèi)容如下:(1)根據(jù)四面體的幾何與機構(gòu)特性,闡明選取四面體作...

【文章頁數(shù)】：169 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 研究背景及意義
    1.2 移動機構(gòu)發(fā)展概述
        1.2.1 傳統(tǒng)移動機構(gòu)
        1.2.2 混合式移動機構(gòu)
        1.2.3 整體變形式移動機構(gòu)
    1.3 課題來源與研究內(nèi)容
        1.3.1 課題來源
        1.3.2 本文研究的主要內(nèi)容
2 雙四面體機構(gòu)設(shè)計方法
    2.1 引言
    2.2 四面體結(jié)構(gòu)特性
        2.2.1 四面體幾何結(jié)構(gòu)特性
        2.2.2 四面體移動機構(gòu)特性
    2.3 地面移動雙四面體機構(gòu)的設(shè)計方法
        2.3.1 雙四面體幾何構(gòu)造方法
        2.3.2 雙四面體機構(gòu)構(gòu)造方法
    2.4 本章小結(jié)
3 BENNETT環(huán)單動力共面雙四面體移動機構(gòu)
    3.1 引言
    3.2 機構(gòu)設(shè)計
        3.2.1 機構(gòu)描述
        3.2.2 自由度分析
    3.3 機構(gòu)運動學(xué)分析
        3.3.1 Bennett機構(gòu)幾何參數(shù)與位置坐標
        3.3.2 RSR支鏈位置坐標
    3.4 運動可行性與步態(tài)規(guī)劃
        3.4.1 運動可行性分析
        3.4.2 運動步態(tài)規(guī)劃
    3.5 樣機與實驗
    3.6 本章小結(jié)
4 PPP基多模式對頂雙四面體移動機構(gòu)
    4.1 引言
    4.2 機構(gòu)設(shè)計
        4.2.1 機構(gòu)描述
        4.2.2 自由度分析
        4.2.3 移動機理描述
    4.3 運動學(xué)分析
        4.3.1 可縮放3-RPS并聯(lián)單元
        4.3.2 可縮放3-SPR并聯(lián)單元
        4.3.3 PPP基對頂雙四面體移動機構(gòu)
    4.4 多模式波動步態(tài)設(shè)計
        4.4.1 直線波動模式啟動步態(tài)
        4.4.2 直線波動模式直行步態(tài)
        4.4.3 水平波動模式轉(zhuǎn)向步態(tài)
        4.4.4 垂直波動模式臺階攀爬步態(tài)
    4.5 越障能力分析
        4.5.1 臺階攀爬
        4.5.2 斜坡攀爬
        4.5.3 溝壑通過
        4.5.4 窄縫通過
    4.6 路徑規(guī)劃與控制策略
    4.7 樣機與實驗
        4.7.1 樣機設(shè)計
        4.7.2 移動步態(tài)實驗
        4.7.3 越障能力實驗
    4.8 本章小結(jié)
5 SARRUS鏈可折展對偶雙四面體移動機構(gòu)
    5.1 引言
    5.2 機構(gòu)設(shè)計
        5.2.1 機構(gòu)描述
        5.2.2 自由度分析
    5.3 運動學(xué)分析
        5.3.1 Sarrus鏈三角形環(huán)路
        5.3.2 中心四面體機構(gòu)
        5.3.3 對偶雙四面體移動機構(gòu)
    5.4 運動可行性分析與步態(tài)設(shè)計
        5.4.1 非碰撞滾動可行性分析
        5.4.2 方向Ⅰ非碰撞滾動步態(tài)
        5.4.3 方向Ⅱ非碰撞滾動步態(tài)
        5.4.4 方向Ⅲ非碰撞滾動步態(tài)
    5.5 連續(xù)滾動路徑
    5.6 雙重折展模式
        5.6.1 傘狀折疊模式
        5.6.2 徑向縮放模式
    5.7 樣機與實驗
        5.7.1 樣機設(shè)計
        5.7.2 雙重折展功能實驗
        5.7.3 移動功能實驗
    5.8 本章小結(jié)
6 雙四面體機構(gòu)運動規(guī)劃
    6.1 引言
    6.2 運動規(guī)劃策略
        6.2.1 一般化滾動雙四面體機構(gòu)建模
        6.2.2 運動可行性與運動學(xué)、動力學(xué)分析
        6.2.3 上層路徑規(guī)劃策略
        6.2.4 下層步態(tài)規(guī)劃策略
    6.3 算例分析
        6.3.1 移動任務(wù)算例
        6.3.2 轉(zhuǎn)向任務(wù)算例
        6.3.3 操作任務(wù)算例
    6.4 性能對比
    6.5 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 應(yīng)用及展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3846933