空間四面體翻滾機器人運動學分析及仿真實驗

張利格 畢樹生

(北京航空航天大學 機械工程及自動化學院,北京 100191)

彭朝琴

(北京航空航天大學 自動化科學與電氣工程學院,北京 100191)

空間四面體翻滾機器人運動學分析及仿真實驗

張利格 畢樹生

(北京航空航天大學 機械工程及自動化學院,北京 100191)

彭朝琴

(北京航空航天大學 自動化科學與電氣工程學院,北京 100191)

對四面體及多面體機器人的研究現狀進行了分析.介紹了空間四面體翻滾機器人的結構,由 6根伸縮臂和 4個頂部節點平臺組成,通過伸縮臂的運動可以使四面體的重心失穩,實現翻滾運動.結合四面體翻滾機器人的運動形式,給出了翻滾的臨界條件,根據不同的運動階段對四面體翻滾機器人進行了運動學分析.利用 Adams虛擬樣機技術對四面體翻滾機器人進行了運動學仿真,并進行了樣機的實驗,驗證了方法的正確性.該分析結果可進一步用于空間四面體翻滾機器人的動力學分析和優化設計.

空間四面體翻滾機器人;運動學分析;臨界條件;運動學仿真

空間四面體翻滾機器人的概念最初由 Ham linand和 Sanderson[1-2]等人提出,它是一種變幾何桁架機構(VGTM,Variable Geometry Truss Mechanisms),由靜定桁架中某些桿件(伸縮桿)的長度可伸縮變化來實現機構的運動,是多自由度多環路的新型機構.伸縮桿的運動可以使四面體的形狀發生變化,重心位置隨之而變,當超越其穩定區域時,四面體機器人失穩,實現翻滾運動.通過多個四面體單元的組合及拆分可以構成四重四面體乃至十……