采用单节变形履带机构的新型轮椅机器人.pdfVIP

第49 卷第 13 期 Vo l.49 NO.13 机械工程学报 2013 年 7 月 JOURNAL OF MECHANICAL ENG的EER剧G Jul. 2013 DOI: 10.3901闭画fE.2013.13.040 采用单节变形履带机构的新型轮椅机器人* 于苏洋口王挺1 王志东 1 ， 3 王越超1 姚辰1 李小凡 1 (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; 2. 中国科学院大学北京 10∞49; 3. 千叶工业大学先进机器人技术部 千叶 275-0016 日本) 摘要z 提出一种采用单节变形履带机构的轮椅机器人。该机构能够通过两组摆臂的转动对履带形状与张紧力进行主动控制， 以便履带形状更好地与障碍物相适应，从而提高传统轮椅的越障能力。在对比现存各种轮椅机器人越障机构特点的基础上， 介细这种新型轮椅机器人的机构方案及对楼梯这种典型障碍物的爬越过程。针对爬越楼梯这一越障运动，将轮椅机器人转换 成等效串联机器人，建立用于描述机器人位置及履带形状的几何模型，并给出基于拉格朗日动力学方程的机器人主动构件驱 动力矩的优化求解方法。通过仿真得到了轮椅机器人爬越楼梯过程中各主动构件驱动力矩的变化情况，进而指导完成了机器 人驱动系统与机械结构设计并制作出原理样机。通过样机爬越楼梯试验验证了轮椅机器人的越障能力。 关键词:轮椅机器人单节变形履带机构越障能力驱动力矩 中圈分类号: TP242 Wheelchair Robot Equipped with Variable Geometry Single Tracked Mechanisms 2 l 1 l l 1 YU Suyangl , WANG Ting WANG Zhidong , 3 WANG Yuechao YAO Chen LI Xiaofan (1. State Key Laboratory ofRobotics, Shenyang Institute ofAutomation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049; 3. Department ofAdvanced Robotics , Chiba Institute ofTechnology, Chiba 275-0016 , Japan) Abstrad: A wheelchair robot equipped wi也 variable geome町single tracked mechanisms(VGSTMs) is proposed. This mechanism can actively control 也e track shape and tension to adapt to the obstacles by rotating the two pairs of flippers , so it becomes possible to improve the obstacle clearing capability of the traditional wheelchair. Following a presentation of some typical mechanisms for obstacle clearing, the mechanism scheme and t