脊柱型轮腿复合机器人运动机理与控制方法研究

发布时间：2025-01-15 10:59

　　轮腿复合机器人结合了轮式机器人在平坦地面上运动的高能效特点和腿式机器人在粗糙地形上运动的的高机动性特点,在侦察探测、安全巡检和灾后搜救等任务中有巨大的应用前景。但是现有的轮腿复合机器人由于机构设计和控制方法方面的不足,还不能充分发挥轮式运动和腿式运动的优势。本文针对轮腿复合机器人,以机构设计、腿式运动步态规划以及粗糙可变地形腿式运动控制为重点展开一系列研究。因为轮式运动控制技术现在比较成熟,所以本文关于提出的轮腿复合机器人的运动控制研究主要针对腿式运动。首先,介绍了一种新型的脊柱型轮腿复合机器人Transleg的设计与实现。Transleg采用绳索作为传动机构,简化了结构,减轻了重量。拥有四个可变形轮腿机构,每个轮腿机构在腿模式和轮式模式下都有两个主动自由度,在轮式模式下有一个主动自由度。将驱动各轮腿机构的驱动器安装在机体上,以尽量减轻轮腿机构的重量,有助于提高腿式运动的稳定性。受四足哺乳动物的启发,一个柔顺的脊柱机构被引入到Transleg的设计中。脊柱机构也由两个驱动器驱动,可以在偏航和俯仰方向上弯曲。详细介绍了腿轮机构和脊柱机构的设计和运动学分析。为了验证Transleg设计的可行...

【文章页数】：133 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1美国波士顿动力公司研制的Handle

现有的大部分轮腿组合式机器人将轮机构安装在腿的末端,由于腿部的自由度可以调节轮和机体的相对位置,所以采用这种结构可以增加轮式运动的灵活性和地形适应能力。美国波士顿动力公司研制的Handle[37-38]机器人是这类机器人中最广为人知,也是性能最好的机器人。Handle机器人现有的....

图1-2瑞士苏黎世联邦理工学院研制的Ascento

美国波士顿动力公司研制的Handle[37-38]机器人是这类机器人中最广为人知,也是性能最好的机器人。Handle机器人现有的两代样机如图1-1所示,左和右分别为第一代和第二代样机。两代样机采用相同的轮腿机构,均是将主动轮安装在具有两个俯仰自由度的腿的末端。第一代样机利用了类人....

图1-3德国波恩大学研制的Momaro

瑞士苏黎世联邦理工学院的自主系统实验室研制的双轮腿机器人Ascento[40]如图1-2所示,采用了和Handle类似的结构,只是为了满足室内环境应用尺寸小了很多,且没有用于抓取物体的机械臂。Ascento的轮腿机构采用三杆腿结构,由一个位于髋关节处的电机驱动。腿部连杆优化后,使....

图1-4意大利理工学院研制的Centauro

德国波恩大学的自治智能系统课题组研制的类人马四轮腿复合机器人Momaro[41]如图1-3所示,参加了美国国防高级研究计划局举办的机器人挑战赛(DARPARoboticsChallenge,DRC),以最少的时间完成了除粗糙地形外的七个任务,获得了第四名的成绩。Momaro的....

本文编号：4027300