新型轮腿式地面移动机器人的结构设计与运动特性分析

依据平行四边形悬挂机构的运动特性设计的轮式移动机器人具有良好的越障性能,通过结合摆臂和行星轮机构而设计的新型轮腿式地面移动机器人克服了原有机器人不能跨沟的缺陷,对外界非结构化的路面环境具有良好的适应能力。详述了该新型轮腿式机器人的结构特点,对该机器人的运动特性进行了分析,并利用拉格朗日方程建立了该机器人越障状态下的动力学模型。采用一组可行的结构尺寸,利用ADAMS软件建立虚拟样机模型验证了该地面移动机器人的可行性。     

轮腿混合式四足机器人设计及运动学分析

针对轮式机器人地形适应能力差与腿式机器人移动速度受限的问题,设计了一个既能爬行又能滚动行驶的轮腿混合式的四足机器人,采用钢丝绳驱动方式来实现机器人脚轮的工作状态转换。在对机器人进行整体设计和腿部机构详细设计的基础上,运用D-H法建立站立腿的运动学方程,并通过几何法验证了运动学方程的正确性。借助MATLAB软件,编程程序绘制了摆动腿的运动空间,并分析了机器人的越障能力。     

可越障多足机器人机构设计与仿真分析

设计了一种可越障多足机器人,该机器人具有移动速度快,越障能力强等特点.腿部机构设计是影响多足机器人运动特性的重要因素之一,采用曲柄摇块机构原理设计了一种新型的多足机器人腿部机构.为了保证机器人移动过程中重心不发生变化,运用Matlab软件对踏片的踏面曲线进行设计,并分析了腿部机构不同尺寸参数对踏面曲线、单个踏片与地面接触点水平方向运动速度和加速度的影响规律.同时,设计了多足机器人的辅助爬升机构,并分析了多足机器人翻越障碍物的工作流程.最后,通过虚拟样机运动仿真以及实物样机试验验证了可越障多足机器人机构设计的可行性.     

一种小型移动机器人行走机构的设计与分析

针对机器人移动机构的主要形式,对轮式、腿关节式和履带式三种机构的优缺点进行分析比较,根据非道路环境的特点,提出一种新型移动机器人行走机构;新型移动机构由四个曲柄履带机构组成,保留了履带式移动机构较强的地面适应能力,通过曲柄变形进一步增强了机器人的越障能力;介绍了UG与ADAMS联合仿真进行虚拟样机设计的流程;对机构在非道路环境的典型障碍特征壕沟、斜坡、台阶、凸起和高台进行了分析,在UG与ADAMS联合仿真设计平台的基础上,对所提出曲柄履带结构进行运动模拟仿真,并对测试结果进行分析;结果证实了新型结构越障的可行性,表明新的机构具有更好的越障能力和环境适应能力。     

液压驱动四足机器人机械结构设计

液压驱动四足步行机器人关节较多、结构复杂,采用结构与功能仿生的方式,实现了四足步行机器人机械结构的总体设计.从步行机器人运动速度、越障能力、足端运动空间以及灵活性等方面分析了腿节长度对步行机构的影响,分析了机体结构设计与步行机器人运动稳定型、角度规划之间的关系,综合优选出较为合理的四足步行机器人结构参数.     

轮腿交互变换式行走机器人运动学分析

基于轮式机器人在路况较好时行走快速及腿式机器人越障能力较强的特点,提出了一种轮腿交互变换式行走机器人。运用Solid Works三维建模软件对其结构进行建模,并用水平传感器对其肢体进行平衡调控;通过对舵机及轮毂电机转动速度与角度的控制,实现对机器人轮式行走时速度及方向的调控;通过设计并执行步态控制模块的指令,使机器人腿式行走时腿部各关节之间协调移动,顺利进行各种不同形式地形的越障,实现机器人平稳向前移动。从而解决了轮式机器越障能力低、腿式机器行走速度慢且不够平稳的问题,同时大大提高了机器人的越障性能和步态行走时的稳定性。     

基于虚拟样机技术的4足机器人机构设计

为了研制适应各种路况、并能负荷更大负重的足式机器人,设计了一种以液压驱动的四足机器人机构,确定了机构设计和液压系统的关键参数,其中腿机构设计是关键部分。通过建立数学公式分析了机器人各关节运动所输出的力及力矩,并采用虚拟样机技术对液压驱动4足机器人进行建模和行走仿真,通过测量仿真机器人各关节力及力矩等数据,验证了机构设计参数选取的合理性及所选择的液压系统满足设计要求。     

双曲轴驱动的八足趴卧式步行机器人设计分析

采用类似昆虫趴卧式关节腿结构,以2个电机分别独立驱动2条曲轴、进而分别带动与2条曲轴铰接的步行腿机构的技术,研发了一种八足趴卧式步行机器人。该机器人每条步行腿机构均是由曲柄连杆机构组成的大腿、小腿及胯关节和膝关节;且每条步行腿均是由2个曲柄控制,以实现其前后和上下摆动,能模拟昆虫类步行腿三维空间的爬行步态。通过对腿足结构原理的分析,建立爬行腿坐标系及其各连杆间空间变化矩阵的运动学模型;并以此分析了该机器人整机的爬行工作原理和典型爬行步态运动方式。最后,通过样机制作和行走试验表明：该机器人可以实现整机爬行运动要求,验证了其机械原理、运动学模型的正确性和设计方案可行性,其机械原理、曲轴结构设计、仿生步行腿设计和曲轴曲柄连杆驱动、传动系统的设计方案等,均可为将来更好的完善多足步行机器人开发应用提供参考依据。     

基于ADAMS的六轮自适应越障机器人的设计与研究

针对在复杂环境下对移动机器人的运动要求,设计了具有良好机动性和越障性的六轮腿复合型移动机器人。用静力学方法对机器人进行了稳定性和运动能力分析,运用虚拟样机动力学软件ADAMS构建了自适应越障机器人参数化模型,主要对机器人在两种不同障碍物条件下越障情况进行了分析,获得了机器人各部件和整体的运动学特性曲线,为机器人结构的设计与数值计算提供了理论依据。对机器人样机进行了性能测试,验证了机器人本体结构的可靠性和实用性。     

一种新型弹性足式机器人腿部结构设计与分析

提出了一种新型弹性足式机器人腿部结构设计方法。设计了一种结构简单、响应速度快、抗冲击性强的新型足式机器人腿LCS-Leg(Linkage cable-drive spring leg)。该机器人腿采用弹性连杆机构和线驱动系统,有效降低了腿部惯量和着地冲击力,提高了机器腿的响应速度和减振抗冲能力。使用复数矢量法和D-H方法建立该机器腿运动学模型,基于此模型求解足端运动工作空间,分析了LCS-Leg的越障能力。设计单腿仿真试验平台,对两种不同结构的机器腿进行仿真,对比两者的质心高度、前进速度和足端接触力,验证了所设计机器腿的运动性能。试制弹性足式机器人腿及其试验平台,通过实物样机单腿行走试验,验证了设计方法的有效性,并完成了四足机器人整体结构设计。