面向林地作业的腿履复合移动机器人构型设计与越障策略研究

针对林地地面环境复杂、台阶和倒木障碍多的问题，设计一种腿履复合移动机器人。在分析犬类腿部骨骼结构参数和运动特性的基础上，设计3关节构型与履带复合的移动机器人腿部结构，为了尽可能减轻整机质量，将履带部件和机器人腿部的大腿结构有机融合。构建机器人单腿的运动学模型，分析机器人足端工作空间，提出针对腿履复合移动机器人的林地越障策略，仿真分析越障过程中机器人关节的动态特性。仿真结果表明：利用腿部关节摆动和履带推进的组合和适时切换，该腿履复合移动机器人能实现灵活的台阶和倒木障碍的跨越；越障过程中，除与障碍接触时刻的关节力矩突变外，腿部关节力矩变化平稳，履带运动模式和足式运动模式切换平顺。研究为下一步机器人样机研制和控制系统开发提供了技术基础。