一种轮腿式越障机器人的设计与分析

针对轮腿式越障机器人,设计了一种新型可变结构的车轮,使得机器人可以在轮腿之间切换。介绍了可变结构的车轮的工作原理,在Pro/E中建立了三维模型;对车轮的展开范围进行了理论分析。为了验证分析结果,在ADAMS中对车轮的展开过程进行运动仿真。仿真结果与理论分析结果相近,说明所设计的车轮结构具有可行性。最后分析了该车轮的越障性能,结果表明,当车轮展开后,理论越障高度是展开前的2.2倍,并且成功攀越了200 mm高的台阶,表明该车轮结构具有较高的越障能力,可以应用到轮腿式越障机器人中。     

一种轮腿式越障机器人的研究

针对移动机器人在复杂多变地形环境下实现高机动性、强越障等需求,提出了一种被动变形式的轮腿式越障机器人设计方案。该机器人的变形轮转换过程是由外力操作得到的,因此,不需要任何驱动器,减少了机构的复杂性。在完成机器人整体三维建模的基础上,对变形轮的结构、原理及受力情况进行了分析;以变形过程中的触发转矩和展开前后半径之比为指标进行结构优化;分析机器人变形阶段受力情况,并对机器人平台的相关参数进行调整以实现稳定越障;使用Adams软件对机器人变形、越障过程进行运动学仿真,并制作物理样机对整机结构设计的合理性进行了实验验证。     

一种低驱动自由度高越障能力的轮腿式机器人设计

针对轮腿式移动机器人机构控制复杂及越障能力有限等问题,通过对六足轮腿式机器人行走规律进行分析,创新性地设计了一种空间多平行四边形的双自由度连杆机构,该机构有效地降低了行走机构所需的驱动电机数量,优化了轮腿式机器人的机构控制.面向不同的地形状况,对机器人各行走轮进行协同控制设计,构建出多种越障模式,以增强机器人的越障能力...     

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.     

一种可变径轮腿式越障机器人的设计与研究

针对地面移动机器人在非结构化地形中越障存在的局限性,提出一种基于平面齿轮连杆杆组的可变径轮腿式越障机器人的设计方案。首先对越障机器人的变径机构在轮式和轮腿式两种模式之间的变换原理进行了介绍。当遇到障碍物时,变径机构可依据障碍物的高度来变换模式从而进行越障运动。在此基础上通过计算其变形比以及运动学分析仿真,验证了该变径机构设计的合理性、较强的越障能力和模式变换时的可靠性和稳定性。其次通过构建力学模型来分析两种模式下机器人的越障能力,得出其在不同模式下的极限越障高度。最后,基于ADAMS软件对机器人在单台阶、连续台阶以及复杂路面时的越障能力进行运动仿真。结果表明该越障机器人在面对不同工况时都具有较好的越障能力,验证了设计方案的可行性。     

六足蜘蛛爬行机器人系统组成和越障性能分析

针对环境探测中对信息实时获取和机器人优越性能的需求,介绍了所设计的六足蜘蛛爬行机器人的系统组成及对越障性能的分析计算。机器人由6条机械腿和机器人主体构成,以Stm32f407芯片为主控制器,并使用PID算法来控制整个机器人保持平衡,通过图像采集系统完成对操作指令的实时反应。基于重心超越学,通过理论研究、质心分析和数值计算对机器人的越障能力进行分析,得出机器人攀爬楼梯最大高度及跨越横沟最大宽度的关系式。研究为爬行机器人的设计提供了进一步依据。     

轮足式仿生软体机器人设计与运动分析

基于自然界中弯曲蠕虫的运动原理,借鉴其结构特点,设计一种双腔结构的轮足式仿生蠕动软体机器人,利用硅橡胶材料的超弹性特征,通过在多气囊结构中充气挤压变形使软体机器人本体结构发生弯曲,周期性的充放气实现软体机器人的蠕动运动。引入轮足式设计,将软体机器人软体基体的蠕动运动转变为车轮的旋转运动,加快蠕动型机器人的运动速度,通过向软体基体双腔充入不同气压,实现大角度转弯。分析了蠕动机器人周期性的直线运动和转向运动过程,研究了机器人运动过程中的非线性力学特性,测试了软体基体双腔充气状态下变形量与气压的关系以及单腔状态下转弯角度与气压的关系,分析了软体机器人的最快行进速度和最小转弯半径,确定了软体机器人的运动性能。     

足式机器人腿部零动力元机构设计及运动学分析

为降低足式机器人腿部质量,提高机器人动力学特性,同时避免电机的频繁往复运转,基于4杆机构的运动传递原理,设计了一种足式机器人腿部机构,将大腿小腿的驱动电机布置于机器人腹部,实现了腿部零动力单元化。基于D-H法,推导了腿部机构的运动学模型,利用Matlab进行了运动学数值求解,通过与ADAMS虚拟样机仿真结果的对比,验证了理论推导的正确性。基于运动学模型,通过计算对比分析4杆机构各构件不同杆长条件下,腿部关节的运动学响应关系,并对足端轨迹进行了对比分析,确定了腿部机构杆长的最佳尺寸。研究表明：将曲柄摇杆机构应用于足式机器人腿部机构的驱动,可充分发挥4杆机构的运动优势,同时避免急回特性对构件运动产生的不利影响,从而提高机器人的行走效率,为后续实验样机的设计与搭建提供了参考。     

可变形轮腿式机器人行走机构设计与研究

针对当前轮腿式越障机器人的局限性,设计了一种新型的车轮可变结构机器人,该机器人可以在轮腿之间自如切换。介绍了可变结构车轮的工作原理,该机构在平坦地面上运动以轮子模式行走,当遇到障碍物切换为类花瓣模式越过障碍。对车轮在两种模式下的直行与转弯过程进行理论分析,建立了运动学仿真模型,并对模型进行求解。为了验证分析结果,采用Adams软件对车轮的越障过程与复杂路面行走进行了运动仿真。仿真结果表明,设计的车轮结构可行性较高,具有轮式机构的稳定性,同时具有腿式机构较高的越障能力,使机器人可以适应多种复杂的路况环境。     

轮足式磁吸附越障爬壁机器人设计与分析

针对现有爬壁机器人负载能力弱、复杂障碍地形下适应能力差以及运动柔顺性不足等特点,提出了一种基于轮足复合式运动与非接触变间隙永磁吸附的柔顺越障爬壁机器人。在分析石化储罐、船舶等非结构化设备作业环境特点和功能需求的基础上,融合构型主被动理念,设计了机器人移动本体并对主被动越障步态进行了规划;对机器人在不同工况下的稳定性进行分析,建立了机器人安全吸附的数学模型;建立了机器人直行与转向下的动力学模型,分析了机器人的转向灵活性;结合机器人金属立面智能控制需求,对机器人的智能控制系统进行了设计。通过样机平台实验表明,机器人能够实现灵活的主被动越障,具有自适应柔顺运动以及大负载的能力。     

从动轮式溜冰机器人动力学分析

利用轮滑原理 ,设计了腿轮混合结构从动轮式溜冰机器人。在考虑滚轮与地面之间摩擦力和滚轮切向纯滚动假设基础上 ,利用Maggi方程建立了机器人非完整系统动力学模型 ,并使用加速度空间法和纽马克法对所得运动微分方程进行了二阶解耦和求解 ,并给出实际算例。该建模方法对非完整系统动力学分析具有一定的借鉴意义。     

Mechanism Design and Hopping Performance Analysis of an Intermittent Hopping Robot

为研究复杂地形下弹跳机器人跳跃轨迹的可控性问题,设计一种基于齿轮—六杆变胞机构的间歇式弹跳机器人.通过改变齿轮—六杆变胞机构的拓扑结构,机器人具有储能、能量锁定与释放、改变储能大小以及调整姿态角的功能,起跳过程中弹跳力具有仿生特性.根据机器人的结构特征设计翻转机构,使其倒地后自行翻转复位.在理论建模基础上,对机器人的跳跃运动进行仿真以研究储能改变和姿态角调整对跳跃轨迹的影响.研制间歇式弹跳机器人原理样机并进行跳跃运动试验,仿真和试验结果较吻合.结果表明,该间歇式弹跳机器人的机构设计具有可行性,跳远度和跳高度具有可控性:跳远度的控制可通过改变储能大小实现;储能相同时,跳高度的控制可通过调整姿态角实现.为需要轨迹规划的间歇式弹跳机器人的设计提供了一种方案.     

一种间歇式弹跳机器人的机构设计与跳跃性能分析

为研究复杂地形下弹跳机器人跳跃轨迹的可控性问题,设计一种基于齿轮—六杆变胞机构的间歇式弹跳机器人。通过改变齿轮—六杆变胞机构的拓扑结构,机器人具有储能、能量锁定与释放、改变储能大小以及调整姿态角的功能,起跳过程中弹跳力具有仿生特性。根据机器人的结构特征设计翻转机构,使其倒地后自行翻转复位。在理论建模基础上,对机器人的跳跃运动进行仿真以研究储能改变和姿态角调整对跳跃轨迹的影响。研制间歇式弹跳机器人原理样机并进行跳跃运动试验,仿真和试验结果较吻合。结果表明,该间歇式弹跳机器人的机构设计具有可行性,跳远度和跳高度具有可控性:跳远度的控制可通过改变储能大小实现;储能相同时,跳高度的控制可通过调整姿态角实现。为需要轨迹规划的间歇式弹跳机器人的设计提供了一种方案。     

三连杆轮式蛇形机器人设计及运动分析

为了克服被动轮驱动蛇形机器人运动能力弱的缺点,提出了一种新型三连杆主动轮驱动蛇形机器人.该蛇形机器人由多个被动关节连接的串联连杆组成,每个连杆的中心都有一个主动全向轮.全向轮的驱动力只作用于横向,而机器人则沿纵向运动.此外,针对该蛇形机器人具有非完整约束和欠驱动的特点,采用局部坐标系,设计了一种带有防滑功能的运动控制器...     

仿生人体足部行走特性的两足机器人足部设计

人体足部的触地模式和结构柔性是人体行走平稳的重要特征和保障。研究论述在双足行走机器人足部设计中仿生人体足部特征对提高其行走平稳性的作用机制,并提出一种基于直线驱动、具有空间三并联五杆柔性机构的机器人仿生足部。参照人体足部行走实验的位移和形变数值,进行了仿生机器人足部的强度设计和柔性设计。通过有限元分析,对仿生足部在全足支撑相位的柔性、强度和触地受力情况进行了验证。     

基于ADAMS的一种新型槽轮机构的设计分析

槽轮机构具有间歇性运动及大传动比的特点,广泛应用于放映机、加工中心、包装机等机械系统中。但是随着转停比的增大,槽数的增加,槽轮机构不能平稳运行。为了解决这个问题,在原有槽轮机构基础上,增加了一个辅助锁止轮,运用Solid Works三维软件建立槽轮机构三维模型,结合虚拟样机软件ADAMS对槽轮机构进行运动仿真分析,验证并给出了大传动比情况下整个传动过程受控稳定条件。     

2URR-SRR-RUPUR并联式腿部康复机器人机构设计与运动性能分析

基于腿部关节康复机理,提出了一种2URR-SRR-RUPUR 4自由度并联式腿部康复机器人,该机构能够实现踝关节的外展和内收运动、膝关节的屈伸运动、髋关节的内旋和外旋运动以及腿部的牵伸运动。基于螺旋理论分析了该机构在一般位型和初始位型下的约束螺旋系和自由度性质。建立了2URR-SRR-RUPUR并联机构的运动学模型,采用闭环矢量法求解机构的运动学逆解并分析了机构的速度雅可比矩阵,在此基础上,对机构的工作空间和奇异性进行研究,得到了机构的工作空间图和奇异位型。基于腿部关节康复运动路径对机构进行轨迹规划,将规划结果采用SolidWorks Motion软件进行运动仿真分析,仿真结果表明,机构运动连续平滑,适合腿部康复运动训练,具备良好的应用潜力。     

足式机器人脚的仿生结构设计

基于蝗虫脚掌在与接触面间接触时能够实现稳定附着这一优异性能,并参照轮胎中轮辋与胎圈的结合技术,设计了一种新型的具有花瓣型结构的仿生机器人脚,为机器人脚的研制提供了一种新的思路。     

摆幅可调型足部康复机器人的设计与运动学分析

提出了一种摆幅可调型足部康复机器人。根据踝关节运动方式和足底穴位分布,设计足部康复机器人的整体结构,并且重点介绍了摆幅可调传动机构的运动原理。运用反转法进行传动比计算,采用坐标变换法对机构踏板的位姿进行运动学求解,再通过位置逆解析得到踏板姿态角的运动方程。利用SolidWorks软件对虚拟样机进行运动学仿真,将仿真数据与理论数据对比,验证了理论分析的准确性和机构设计的安全性。最后,对摆幅调节的关键参数进行了分析。     

双足溜冰机器人直线滑行动力学分析

利用轮滑原理,研制出双足从动轮式溜冰机器人(BISR),简要介绍了机器人运动原理与结构特点。根据机器人实现“葫芦步”直线滑行的步态设计,提出了机器人的简化运动模型。运用非完整约束存在时的Routh方程推导出机器人以“葫芦步”直线滑行时的动力学微分方程,给出实际算例进行了计算机仿真和实验。最后,得出了相关结论。