基于倾翻与滑移稳定性准则的轮椅机器人爬楼梯控制方法.pdfVIP

学兔兔 第 35卷 第3期 仪 器 仪 表 学 报 Vo1_35No．3 2014年 3月 ChineseJournalofScientificInstrument Mar．2014 基于倾翻与滑移稳定性准则的轮椅机器人 爬楼梯控制方法术 于苏洋 ，王 挺 ，王志东’，王越超 ，姚 辰 (1．中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室 沈阳 110016 中国；2．日本千叶工业大学先进机器人技 术部 千叶275-0016 日本；3．沈阳航空航天大学机电丁程学院 沈阳 110136 中国 ) 摘 要：提出一种采用单节变形履带机构的轮椅机器人。这种机器人能够通过前 、后2组摆臂同时控制履带形状与张紧力，使 履带更好地与障碍物相适应，从而提高传统轮椅及现有履带式轮椅机器人的越障能力。针对机器人爬越楼梯过程，提出一种过 约束状态下履带与楼梯间作用力的近似求解方法，并结合履带与楼梯间的滑移分析建立了一种能够同时评判机器人倾翻与滑 移情况的稳定性准则。在所建立稳定性准则的基础上，进一步制定了机器人 自主爬越楼梯控制方法，并通过实验验证了控制方 法的有效性。 关键词：轮椅机器人；单节变形履带机构；倾翻与滑移稳定性；自主爬越楼梯 中图分类号：TP242 文献标识码：A 国家标准学科分类代码 ：510．8050 Stair-climbingcontrolmethodofawheelchairrobotbased ontip-overand slippagestabilitycriterion YuSuyang ，WangTing ，WangZhidong一，WangYuechao ，YaoChen (．StateKeyLaboratoryofRobotics，ShenyangInstituteofAutomation，ChineseAcademyofSciences，Shenyang110016，China； 2．DepartmentofAdvancedRobotics，ChibaInstituteofTechnology，Chiba275—0016，Japan； 3．SchoolofmechanicalEngingeering，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136，China) Abstract：Awheelchairrobotequippedwithvariablegeometrysingletrackedmechanisms(VGSTMs)isproposed． Thismechanism canactivelycontrolthetrackshapeandtracktensiontoadaptfortheobstaclethroughrotatingthe twopairsofflippers，SOtheobstaclecrossingcapabilityofthetraditionalwheelchairandtrackedtypewheelchairro— botcanbeimproved．Aimingatthestair—climbingprocessoftherobot，anapproximationsolutionmethodoftheforce betweenthetrackandstairsofrthesituationthattherobotisover—constrainedisproposed，andtheslippagebetween thetrackandstairsisanalyzedsystematically，basedonwhichanewtip—overandslippages