双轮足机器人的轮式移动分析及轮足模式互换

发布时间：2023-09-17 08:56

　　轮足机器人是可以实现轮式移动和足式移动的机器人,即轮式机器人与步行机器人的组合。轮式机器人具有高速、高效、运动平稳、控制简单等优点,但对非平整环境适应性差;步行机器人环境适应性强,具有较强的越障能力,但机构复杂,移动速度低。轮足机器人兼具两者的优点,逐渐成为国内外移动机器人的研究热点之一。双轮足机器人较多轮足机器人更能适应复杂环境,结构更为简单,但其运动和力学稳定性差增加了机器人控制的难度,使两种运动模式互换难以有效可靠地实现。本文以前人对轮足机器人的研究为基础,设计开发了一种冗余自由度模块化双轮足机器人,将轮足机器人和双足机器人的优势结合,并从机器人系统搭建、轮式移动和轮式移动与双足步行模式切换三个方面进行研究,主要内容如下:1)根据设计要求和方案,提出并构建了一种模块化七自由度双轮足机器人,然后利用D-H参数法对机器人的轮式移动模式和双足步行模式分别进行运动学建模。2)对机器人在轮式移动模式下进行了运动分析,结合机器人构型特点和轮子的运动约束以及机器人的稳定性分析,给出机器人在轮式移动模式下的双轮差速运动方式和变轮距变轮向运动方式。3)对机器人轮式移动和双足步行的模式切换进行运动规...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 轮足机器人样机国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 轮足机器人轮式与步行模式切换研究状况
    1.4 本文主要研究内容
第二章 双轮足机器人构建与建模
    2.1 引言
    2.2 设计要求及方案确定
    2.3 机器人构型分析与设计
    2.4 机器人系统实现
        2.4.1 机械系统
        2.4.2 控制系统
    2.5 机器人运动学建模
        2.5.1 双足步行模式机器人运动学
        2.5.2 轮式移动模式机器人运动学
    2.6 本章小结
第三章 轮式移动下机器人运动分析
    3.1 引言
    3.2 机器人结构特征
        3.2.1 机器人构型
        3.2.2 轮子的运动约束
    3.3 稳定性分析
    3.4 双轮差速运动
        3.4.1 几何构型分析
        3.4.2 运动学分析
    3.5 变轮距和变轮向运动
    3.6 本章小结
第四章 双足步行与轮式移动模式切换
    4.1 引言
    4.2 重心稳定性分析
        4.2.1 重心计算
        4.2.2 支撑区域分析
        4.2.3 稳定性判据
    4.3 轮足混合步态
    4.4 双足-轮式模式切换运动规划
        4.4.1 左足-左轮运动规划
        4.4.2 右足-右轮运动规划
    4.5 本章小结
第五章 仿真与实验
    5.1 引言
    5.2 仿真环境搭建
    5.3 轮式移动仿真与实验
    5.4 双足-轮式模式切换仿真与实验
        5.4.1 左足-左轮运动过程
        5.4.2 右足-右轮运动过程
    5.5 综合实验
    5.6 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文
致谢



本文编号：3847409