輪腿復合機器人結(jié)合了輪式機器人在平坦地面上運動的高能效特點和腿式機器人在粗糙地形上運動的的高機動性特點,在偵察探測、安全巡檢和災(zāi)后搜救等任務(wù)中有巨大的應(yīng)用前景。但是現(xiàn)有的輪腿復合機器人由于機構(gòu)設(shè)計和控制方法方面的不足,還不能充分發(fā)揮輪式運動和腿式運動的優(yōu)勢。本文針對輪腿復合機器人,以機構(gòu)設(shè)計、腿式運動步態(tài)規(guī)劃以及粗糙可變地形腿式運動控制為重點展開一系列研究。因為輪式運動控制技術(shù)現(xiàn)在比較成熟,所以本文關(guān)于提出的輪腿復合機器人的運動控制研究主要針對腿式運動。首先,介紹了一種新型的脊柱型輪腿復合機器人Transleg的設(shè)計與實現(xiàn)。Transleg采用繩索作為傳動機構(gòu),簡化了結(jié)構(gòu),減輕了重量。擁有四個可變形輪腿機構(gòu),每個輪腿機構(gòu)在腿模式和輪式模式下都有兩個主動自由度,在輪式模式下有一個主動自由度。將驅(qū)動各輪腿機構(gòu)的驅(qū)動器安裝在機體上,以盡量減輕輪腿機構(gòu)的重量,有助于提高腿式運動的穩(wěn)定性。受四足哺乳動物的啟發(fā),一個柔順的脊柱機構(gòu)被引入到Transleg的設(shè)計中。脊柱機構(gòu)也由兩個驅(qū)動器驅(qū)動,可以在偏航和俯仰方向上彎曲。詳細介紹了腿輪機構(gòu)和脊柱機構(gòu)的設(shè)計和運動學分析。為了驗證Transleg設(shè)計的可行...

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1美國波士頓動力公司研制的Handle

現(xiàn)有的大部分輪腿組合式機器人將輪機構(gòu)安裝在腿的末端,由于腿部的自由度可以調(diào)節(jié)輪和機體的相對位置,所以采用這種結(jié)構(gòu)可以增加輪式運動的靈活性和地形適應(yīng)能力。美國波士頓動力公司研制的Handle[37-38]機器人是這類機器人中最廣為人知,也是性能最好的機器人。Handle機器人現(xiàn)有的....

圖1-2瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院研制的Ascento

美國波士頓動力公司研制的Handle[37-38]機器人是這類機器人中最廣為人知,也是性能最好的機器人。Handle機器人現(xiàn)有的兩代樣機如圖1-1所示,左和右分別為第一代和第二代樣機。兩代樣機采用相同的輪腿機構(gòu),均是將主動輪安裝在具有兩個俯仰自由度的腿的末端。第一代樣機利用了類人....

圖1-3德國波恩大學研制的Momaro

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院的自主系統(tǒng)實驗室研制的雙輪腿機器人Ascento[40]如圖1-2所示,采用了和Handle類似的結(jié)構(gòu),只是為了滿足室內(nèi)環(huán)境應(yīng)用尺寸小了很多,且沒有用于抓取物體的機械臂。Ascento的輪腿機構(gòu)采用三桿腿結(jié)構(gòu),由一個位于髖關(guān)節(jié)處的電機驅(qū)動。腿部連桿優(yōu)化后,使....

圖1-4意大利理工學院研制的Centauro

德國波恩大學的自治智能系統(tǒng)課題組研制的類人馬四輪腿復合機器人Momaro[41]如圖1-3所示,參加了美國國防高級研究計劃局舉辦的機器人挑戰(zhàn)賽(DARPARoboticsChallenge,DRC),以最少的時間完成了除粗糙地形外的七個任務(wù),獲得了第四名的成績。Momaro的....

本文編號：4027300