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关节式履带机器人的爬梯性能研究
维普资讯
电 子机 械 工 程 2006年第22卷第2期
60 Electro—MechanicalEngineering 2oo6.Vo1.22No.2
关节式履带机器人的爬梯性能研究
陈慧宝,李 婷,徐解民
(上海大学机电工程与 自动化学院,上海200072)
摘 要:爬梯能力是关节式履带机器人的重要越障性能指标,针对爬梯过程中质心变化规律和运动过程
中机体的稳定性等方面进行分析,并通过对爬梯过程进行运动学仿真实验,优化参数,提高设计的可行
性及运动过程的平稳性。
关键词:关节式履带移动机器人;爬梯;运动学仿真
中图分类号:TP24 文献标识码:A 文章编号:1008—5300(2006)02—0060—04
A StudyonStair.climbingPerformance
ofArticulated.trackedMobileRobot
CHENHui-bao,LITing,XUJie-min
(ShanghaiUnivenity,SchoolofMechatronicsandAutomation, Shanghai200072,China)
Abstract:Thestair-climbingabilityisoneofimportantobstaclenegotiationperformancesofrobot.Byanaly-
zingaspectsofthechangeofcenterofmassduringstair-climbing,andstabilityofmotion,thispaperpresents
aseriesofkinematicssimulationexperimentsofstair-climbingmotiontooptimizeparameters.Thesimulation
canalsohelptoimprovethefeasibilityofthedesignandthestabilityofmotion.
Keywords:articulated-trackedmobilerobot;stair—climbing;kinematicssimulation
易保持稳定的姿态。文中以关节式履带机器人为研究
0 引 言 对象对其爬梯运动性能进行研究。
机器人的爬梯能力是移动机器人的重要越障性能 1 关节式履带机器人的爬梯运动
指标,传统的履带式机器人虽然能够完成上述任务,但
是体积较大。特殊车轮机构亦有发展,例如采用行星 由上海大学精密机械工程系研制的关节式履带机
轮机构,该结构所用零件和马达较多,重量较重,机械 器人其基本组成如图1所示,由前摆臂和主车体构成 ,
效率较差,所爬台阶高度大致为行星轮板高的三分之 采用后轮驱动。
二。腿式移动载体(一般以连杆机构或者气动机构较 机器人通过调节摆臂关节角度适应地面的变化,
为常见)是另一类爬梯机构方案,模仿人类或其它动 爬梯过程如下:首先,机器人根据障碍高度选择一定的
物腿部运动,该类机构较容易跨越障碍物,安稳地上下 初始关节角度,如图2(1)所示开始爬梯;当摆臂越过
楼梯,以及在极度崎岖的地面上平顺地运动。但是由 第一节台阶且整机的质心未越过第一节台阶时,逐渐
于机构复杂,移动面又时有变化,故设计时变得十分复 放下关节摆臂,至摆臂第二节楼梯接触停,如图2(3);
杂;为达到动态稳定的要求,在控制上也变得更为精
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