文档介绍：研究· 开发
关节式履带移动机器人的爬梯运动研究"
! 李婷! 陈慧宝! 徐解民
摘要! 以关节式履带机器人为研究对象,通过对机器人爬梯过程中的质心变化规律、抗倾翻性及初始姿态设定等
方面的分析,对爬梯过程进行运动学仿真实验,优化参数,提高设计的可行性和运动过程的平稳性。
关键词:关节式履带机器人爬梯运动学仿真
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在地面移动机器人家族中,履带机器人具有强大如图所示,以主车体的质心为坐标原点建立
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的地形适应性,能够适应恶劣的路面条件,因此得到了坐标系, 为摆臂质心, 为引导轮轴心,即摆臂旋转
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广泛的应用。我系研制的关节式履带机器人主要用于轴心,# 为摆臂轮轴心。根据质心坐标公式得到整机的
危险环境的侦察工作,在一定条件下该机器人能够通质心坐标为( )。
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过台阶、壕沟、凸台、楼梯等多种障碍。机器人的爬梯能( )
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力是衡量其越障性能的重要指标,本文主要针对该移)
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动机器人的爬梯运动进行了分析。’(38:;! 9 %&
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’爬梯运动分析式中:’为摆臂质量包括左右两个摆臂,) 为整个
机器人的质量,即为主车体质量,
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该机器人移动载体主要由主车体和前摆臂构成
为摆臂质心到引导轮轴心的距离,即摆臂质心的旋转
, 如图’所示. 。主车体采用传统的履带式行走机构,后
半径,! 为摆臂体的关节角度,即摆臂轮轴心与引导轮
轮驱动,前轮为引导轮。
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轴心连线与水平面的夹角。式’、式$ 经过变换得
机器人将根据地形调整姿态,图例举了机体的
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种不同姿态。在平坦路面上行驶时,机器人收起摆臂
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如图()所示,此时机体所占空间最小,同时由于采, %5 ) %& . 9 , $5 ) $& . < , (3 . ,/.
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用履带式移动机构,能够实现原地转弯,易于在狭小环可见随着关节角度的变化,质心的变化范围位于
境中运行;行进中遇到陡坡、凸台或者楼梯等障碍时, 一个以为中心,半径为
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机器人提起摆臂,如图()()()所示,调整机体姿态
$ 3 4 0 的圆盘上,如图/所示虚线圆内。但是在实际越障过程
以适应地形变化。
中,摆臂体无需旋转/>(?,根据实际应用需要! 的变化
爬梯过程中机体质心变化规律在爬梯过程
, ’. 区间通常在@ ) ! = % 6 ! = % A ,即变化范围位于
中,机器人将不断调整摆臂姿态以适应地形的变化。随( ) ( )
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着关节角度的变化,机体的质心位置也将发生变化从$) $)
( ) ( )
而影响爬梯的稳定性。’$(3 * $$& ,’(3 * $& 的扇形区域内,即
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