并联机构型多履带式移动机器人的机构研究

摘要

移动机器人从产生到现在，其应用范围涉及到人类活动的方方面面，而行走机构作为移动机器人的核心，其性能的优劣直接决定了整个移动机器人的好坏，因此设计出高性能的行走机构是移动机器人发展的必然要求。特别是在不平地面、障碍物、楼梯等各种复杂多变的非结构环境下，要求机器人具有能与之相适应的行走机构特性。
　　 目前国内外研制开发了轮式、腿式、轮腿式、履带式等多种非结构环境行走系统，现有几种比较典型的非结构环境移动机器人各有特色，但越障性能和保持机体稳定以及姿态调整能力方面尚有许多值得探索之处。
　　 由东华大学自行研制的变位四履带足机器人行走机构除了保持双履带结构支撑面积大的优点外，还具有地形适应性好、越障性能优越等特点，然而原有的变位四履带足机器人不具备姿态调整功能，车身倾斜时不能使车体恢复水平姿态。本课题在此行走机构的基础上，研究一种基于并联机构原理的关节履带式移动机器人行走机构，它除了具有原行走机构的诸多优点外，最大的特点就是显著提高了现有关节履带机器人的越障机动性，并且可以通过控制四条摆动腿的摆动来调整机器人的姿态，保证车身上的工作装置能够正常工作。
　　 论文对国内外现有机器人移动技术作了较深入的调研分析论证。重点对并联机构型多履带式移动机器人行走机构进行了结构设计，并对机器人越障、爬坡、姿态调整作了一定的理论分析。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外移动机器人发展和研究现状

1.2.1 轮式移动系统

1.2.2 履带式移动系统

1.2.3 腿式移动系统

1.2.4 复合式移动系统

1.2.5 其它形式移动系统

1.2.6 小结

1.3 课题研究的内容及意义

1.3.1 课题研究的意义

1.3.2 课题研究的内容

1.4 课题的创新点

本章小结

第二章 机器人行走机构的总体设计

2.1 几种典型调姿机构的结构特点和性能分析

2.1.1 被动变形适应型方案

2.1.2 主动变形适应型方案

2.1.3 关节式移动机器人分析

2.1.4 方案的分析选择

2.2 并联机构型移动机器人的总体设计

2.2.1 机构选型

2.2.2 机器人移动系统的基本技术要求

2.2.3 机器人移动系统的总体设计

2.2.4 移动机器人的机械结构组成

本章小结

第三章 机器人行走系统的运动特性分析

3.1 引言

3.2 机器人行走阻力分析

3.2.1 直线行走阻力

3.2.2 转动行走阻力

3.2.3 爬坡阻力分析

3.3 机器人爬坡性能分析

3.3.1 爬坡时不进行姿态调整

3.3.2 爬坡时进行姿态调整

3.4 机器人越障性能分析

3.4.1 越障过程分析

3.4.2 摆腿竖直状态越障

3.4.3 摆腿摆开状态越障

3.4.4 与变位四履带足机构和普通双履带机构的比较

3.5 机器人高度调整特性

3.6 并联机构型机器人运动学和动力学浅析

3.6.1 引言

3.6.2 移动机器人运动学分析

3.6.3 移动机器人动力学浅析

3.6.4 水平行驶时的动力学分析

3.6.5 姿态调整时的动力学分析

3.7 数学模型的建立与仿真分析

3.7.1 数学模型的建立

3.7.2 机构的建模与仿真分析

本章小结

第四章 机器人机构设计与样机制作

4.1 引言

4.2 机器人总体布局和整体外形尺寸的确定

4.2.1 机器人机构的总体设计

4.2.2 机器人整体外形尺寸的确定

4.3 机器人三维实体造型设计

4.3.1 机器人履带足的造型设计

4.3.2 机器人工作平台本体的造型设计

4.3.3 机体姿态调整机构的造型设计

4.3.4 总体装配

4.3.5 机器人动画仿真

4.4 机器人驱动系统的设计

4.4.1 行走系统所需功率计算以及电机的选择

4.4.2 机体姿态调整系统功率计算及摆腿电机的选择

4.5 机器人传动系统的设计

4.5.1 行走机构传动系统的设计

4.5.2 机体姿态调整机构的传动系统设计

本章小结

第五章 移动机器人的控制策略浅析

5.1 机器人行走过程控制要求...。。...。一。。。。。。。---一一。.。一一

本章小结

第六章 总结与展望

6.1 引言

6.2 论文工作总结

6.3 未来工作展望

本章小结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢