輪-履混合式移動(dòng)機(jī)器人爬坡運(yùn)動(dòng)研究

帥立國，鄭麗媛，費(fèi)燕瓊

(1.河南科技學(xué)院 機(jī)電學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003；2.上海交通大學(xué) 機(jī)器人研究所，上海 200240)

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輪-履混合式移動(dòng)機(jī)器人爬坡運(yùn)動(dòng)研究

帥立國1，鄭麗媛1，費(fèi)燕瓊2

(1.河南科技學(xué)院 機(jī)電學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003；2.上海交通大學(xué) 機(jī)器人研究所，上海 200240)

摘要：室內(nèi)外不同環(huán)境對移動(dòng)機(jī)器人有不同的運(yùn)動(dòng)要求，不同結(jié)構(gòu)的移動(dòng)機(jī)器人也具有各自的運(yùn)動(dòng)性能。設(shè)計(jì)了一種輪-履混合式移動(dòng)機(jī)器人，描述了該輪-履混合式移動(dòng)機(jī)器人不同的運(yùn)動(dòng)模式；針對不同的運(yùn)動(dòng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)純輪式運(yùn)動(dòng)、純履帶式運(yùn)動(dòng)及腿式運(yùn)動(dòng)的相互轉(zhuǎn)換；基于機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特性，分析了該機(jī)器人的爬坡能力，采用穩(wěn)定錐方法，建立了該輪-履混合式移動(dòng)機(jī)器人完成橫向、縱向爬坡的約束方程。實(shí)驗(yàn)證明，此種輪-履混合式移動(dòng)機(jī)器人地形適應(yīng)能力強(qiáng)，具有較強(qiáng)的爬坡能力，在履帶運(yùn)動(dòng)模式下的爬坡能力可以達(dá)到25°。

關(guān)鍵詞：輪履；運(yùn)動(dòng)模式；移動(dòng)機(jī)器人；爬坡運(yùn)動(dòng)；穩(wěn)定錐

移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有輪式、履帶式、腿式等幾種類型，該種機(jī)器人在偵察、巡視、警戒、掃雷排險(xiǎn)等危險(xiǎn)與惡劣環(huán)境中有著廣闊的應(yīng)用前景。輪式機(jī)器人具有機(jī)構(gòu)簡單、驅(qū)動(dòng)和控制相對方便、行走靈活、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)，但其越障能力及地形適應(yīng)能力差，一般用于平坦路面。典型的輪式機(jī)器人有iRobot公司推出的吸塵器機(jī)器人Roomba，美國的JPL(Jet Propulsion Laboratory)研制的Sojourner[1]。履帶機(jī)器人支撐面積大，牽引附著性能好，地形適應(yīng)能力強(qiáng)，在陡峭地形、復(fù)雜環(huán)境下有著較高的越障能力和良好的環(huán)境適應(yīng)性，但其速度相對較低，在長距離、高速度運(yùn)動(dòng)過程中或者是轉(zhuǎn)彎時(shí)其能耗很高。……