三角轮系式移动机构动力学建模及仿真.pdfVIP

2015年 2月 机床与液压 Feb．2015 第 43卷 第 3期 MACHINE TO0L HYDRAULICS Vo1．43No．3 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．03．001 三角轮系式移动机构动力学建模及仿真 岳龙旺 ，朱敬花 ，吴利涛 ，武可艳 (1．河南工业大学机 电工程学院，河南郑州450007； 2．天津世纪天源安全卫生监测有限公司，天津 300191) 摘要 ：三角轮系式移动机构是爬楼越障机器人的重要组成部分。利用拉格朗日法建立了三角轮系式移动机构的动力学 模型 ．利用 MATLAB的Simulation工具箱对三角轮系式移动机构进行控制系统仿真。结果表明：该系统可在 1．2S进人稳定 状态。说明该系统有较好的稳定性。 关键词：三角轮系；动力学模型；拉格朗日法；移动机构 中图分类号：TH134 文献标志码：A 文章编号：1001-3881(2015)3-001一 DynamicM odelConstructionandSimulationoftheTriangular--star--wheelM ovingStructure YUE Longwang，ZHU Jinghua ，WU Litao ，WU Keyan (1．SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，HenanUniversityofTechnology，ZhengzhouHenan 450007，China；2．TianjinShijitianyuanGroup，Tia~jin300191，China) Abstract：Thetriangular—star—wheelmovingstructureisanimportantpartofconstitutesofthestair-climbingandobstacle—traver- singrobotsystem．Thedynamicmodelofthetrianug lra—star—wheelmovingsturcturewasconsturctedbyusingtheLagrangeMethod，and thecontrolsystem simulationwasmadewiththesimulationtoolboxoftheMATLAB．Theresultshowsthecontrolsystem isinsteady statein1．2S，whichdemonstratesitsquitegoodstability． Keywords：Trianuglar—stra—wheel；Dynamicmodel；Lagrangeme~od；Movingstructure 0 前言 移动式机器人的爬楼和越障性能、提高乘坐舒适性有 轮椅是下肢伤残者和年老体弱者出门时必不可少 重要影响 一。 的代步工具 ，但是传统的轮椅不具备爬楼和越 障功 基于对三角轮系式机构分析与综合 ，利用拉格朗 能。随着机器人技术的发展，各种新型移动式机器人 日法建立了三角轮系 的动力学模型，利用 MATLAB 轮椅不断涌现。对于新型轮椅来说，爬楼和越障能力 的Simulation工具箱对其工作特性进行 了仿真分析， 是衡量其性能的重要指标。具备爬楼和越障功能的移 得到三角轮系控制参数与爬楼机器人工作性能的映射 动机器人多采用轮式、腿式、履带式 、复合式移动机 关系．为三角轮系式爬楼越障机器人控制系统设计奠 构。履带式移动机构体积大，比较笨重．能量效率 定了基础。 低。在平地行驶过程中劣势比较明显 ，不能满足快速 1 三角轮系式移动机构 移动的要求 ；腿足式移动机构结构复杂、控制难