变位四履带足机器人行走机构的越障性能研究.pdf

维普资讯 东华大学学报 (自然科学版) VoL 31，No．3 第 31卷 第 3期 2005年 6月 JOURNALOFIX)NGHUA UNIVERSITY Jun 2005 亦 l)Xt四履带足机器人行走机构的越障性能研究* - 陈 雯，毛立民 (东华大学机械工程学院，上海，200051) 摘要 对 自行研制的变位四履带足机器人行走机构的越障性能进行分析，并与普通双履带行走机构的越障性能进行 比较，证实了此行走机构在越障性能上的优越性。 关键词 ：机器人，变住 ，履带，行走机构 ，越障性能 中图分类号：TP242．3 移动机器人是机器人的一个重要分支，其行走 机构的优劣对机器人整体的好坏起到了举足轻重 的作用。移动机器人能否在各种复杂环境下移动 ． 自如全取决于行走机构[1J。 如今常见的行走机构大致分为两类：轮式和履 带。由于此两种机构的共 同缺点是不能很好地适 用于复杂环境，所以派生出许多改善其特性的行走 机构 引。自行研制的变位四履带足机器人行走机 构吸收了履带式行走机构支撑面积大，越野性能 良 (c) (d) 好 ，不易打滑的优点，并进行了颇具创新性的改进 ， 图2 变位 四履带足机器人行走机构越障示意图 利用巧妙的机构使其越障性能显著地提高，从而使 其更具适应未知复杂环境的能力[4]。 2 假设前提及越障分析 1 变位四履带足机 器人行走机构 对此机构进行分析的假设前提是： 简介 (1)履带足驱动电机有足够的驱动力； (2)履带足与障碍问有足够的摩擦系数以产生 变位四履带足机器人行走机构的履带足简图 足够的摩擦力，经实践检验 ，木地板、水泥地板等常 如图 1所示，其特点是履带足可绕 回转轴 自由旋 见的地板均满足要求 ； 转 ，回转轴低置，低于两带轮中心线连线；履带足可 (3)重心在越障的时候不改变位置，即不凭借 以有正负一定度数的摆动 自由。其越障原理是：当 外加装置的位置改变 (如机械手)来改变重心。 前履带足碰到障碍物时，壁面对履带足的摩擦力使 此机构在越障时可能遇到以下两种极限情况： 履带足产生一个向上翻转的力矩，履带足沿壁攀 (1)越障极限：如图3所示，后履带足摆角在 升，直到爬上障碍物。后履带足以同样的形式爬上 极限位置，机体重心与台阶边沿共线，即为机构爬 障碍物 。机构越障示意图如图2所示。 越障碍的极限位置，此时的障碍高度为该机构可以 ／ 、＼、 ，回转轴 ／／／ 、 爬越的最高高度 。 (2)底板干涉：如图 4所示，在机构后履带 ＼‘ ／驱动轮 ＼＼＼＼ ／ 足还未开始摆动时，底板 可能会与障碍产生干 涉。由于此时机体的倾角