轮腿机器人运动学与越障分析-机械工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 河北工业大学硕士学位论文 摘 要 石化行业是国民经济的支柱产业，但在石化产品的生产过程中易发生泄漏、爆炸 等危害性极高的事故。为实施对石化行业泄漏检测预警及突发事故救援，迫切需要一 种具有移动机器人代替救援人员进入事故现场进行事故现场信息采集和完成搜救任 务。本课题来源于天津市科技项目“广域危险环境下泄漏检测预警与突发事故辅助救 援系统”。针对广域油气田环境下泄漏检测、救援移动机器人平台的需求，开发研制 了具有较强环境适应能力的轮腿式移动机器人，并围绕此移动机器人越障机构与调倾 机构进行了运动学及动态稳定性的研究。 本文主要工作如下： 1. 根据课题研究背景设计出轮腿式移动机器人结构，提出了机器人自适应调倾 系统，并对机器人进行三段式设计，并具有越障和调倾两大系统，即使在非平整路面 也具有较强的通过能力。 2. 建立了机器人越障过程中的运动学模型，并对此模型进行了运动学分析。考 虑了转向滑动律，建立了机器人转向运动学模型。对于动态稳定性影响较大的机器人 的质心建立了机器人质心运动学模型，分析了机器人越障系统和调倾系统对机器人质 心的位置影响，为机器人的动态稳定性研究提供理论依据。 3. 采用标准动态能量稳定性方法研究了机器人在通过斜坡时不同姿态的动态稳 定性，并分析了机器人速度及加速度对于动态稳定性的影响，调倾系统对于提升动态 稳定性的作用，并验证了动态稳定性模型的正确性。 4. 在虚拟样机上建立了运动学仿真模型，验证了移动机器人的质心运动学模型 和空间运动学模型的正确性。 关键词：轮腿式移动机器人，运动学，动态稳定性，虚拟样机 I 轮腿机器人运动学与越障分析 ABSTRACT Petrochemical industry is pillar industry in the national economy, however, in the petrochemical industry, the harmfulness of deleterious accidents of leakage and explosion often occurred. To perform leakage monitoring warning and accident rescue application, there is an urgent need to develop a mobile robot that can substitute for rescuers enter the scene of the accident to collect the traffic-accident message and complete the SearchRescue mission. This dissertation is derived from ―rescue system for leakage monitoring warning and accident in wide area hazardous environments‖, supported by Tianjin Science and Technology program. For the design requirement of the robot, the purpose of this dissertation is design a novel mobile robot, which has highly environmental adaptability and interference ability. Therefore, around the obstacle striding mechanism and adjustable tilting mechanism, kinematics and dynamic stability of the mobile robot is studied In this paper, many efforts are made and some results are achieved as follows: 1．The wheel leg type mobile robot structure are designed according to the research background, and innovative robot adjustable tilting self-adaptation, and are designed by means of stepwise design, have the barrier system and adjustable tilting