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可变形履带式机器人行走机构设计及运动仿真

李松;朱建柳;金晓怡;黄立新

【摘要】针对移动机器人在非结构化地形环境中负载能力低、运动稳定性较差的

问题,设计了一种可变形履带式机器人行走机构.该机器人采用4节履带构型,有效地

增加了与地面的接触面积,从而提高了其运动稳定性.将椭圆形成原理应用于履带张

紧机构的设计当中,采用双椭圆摆臂回转机构,设计可变形履带机器人模型.为了描绘

机器人的越障性能,从运动学的角度分析了机器人在爬越台阶和跨越沟壑2种典型

障碍的运动过程,并得出相应的越障极限参数.利用Adams建立仿真模型,对机器人

的虚拟样机进行了动力学分析.仿真分析表明机器人能够翻越200mm高的台阶和

300mm宽的障碍,并得出驱动机器人运动的力矩曲线图.本研究为后续改进及优化

研究提供了参考.%Aimingattheproblemoflowloadcapacityandpoor

movementstabilityofmobilerobotinunstructuredterrainenvironment,a

travelmechanismforreconfigurabletrackedrobotwasdesigned.Therobot

appliedtheconfigurationwithfourtracks,whichincreasedthecontact

areawiththegroundeffectivelyandimprovedthemovementstability.By

applyingtheellipseformingprincipletothemechanismdesignofthe

crawlertensiondevice,andadoptingswingarmmechanismwithtwo

ellipses,themodelofreconfigurabletrackedrobotwasdesigned.For

describingobstacle-surmountingperformanceofrobot,theprocessesof

climbingstairandcrossinggullywereanalyzedfromtheviewpointof

kinematics,andobtainingthecorrespondingobstacle-surmountinglimit

parameters.ByapplyingAdamsthesimulationmodelwasbuilt,andthe

dynamicsofthevirtualprototypingforrobotwasanalyzed.Theresults

showthattherobotsucceededinsurmounting200mmhighstairand300

mmwidegully,andobtainedthetorquecurvewhichcoulddrivethe

motionforrobot,whichprovidesaneffectivemethodforthefollowing

studyofimprovementandoptimization.

【期刊名称】《轻工机械》

【年(卷),期】2018(036)001

【总页数】6页(P29-34)

【关键词】可变形履带式机器人;行走机构;越障性能;虚拟样机

【作者】李松;朱建柳;金晓怡;黄立新

【作者单位】上海工程技术大学机械工程学院,上海201620;上海交通职业技术学

院,上海200431;上海工程技术大学机械工程学院,上海201620;上海工程技术大学

机械工程学院,上海201620

【正文语种】中文

【中图分类】TP242

机器人技术正逐渐转向可以在特殊环境中执行任务的特种机器人，而移动机器人是

最早研究、应用最为广泛的一类特种机器人[1-3]。移动机器人技术广泛应用于社

会服务、救援救灾、航空探索、作战侦查等领域，移动机器人在执行多种任务时，

需要适应多变复杂的环境，这就需要移动机器人具有较高的机动性和适应性等能力