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1、第27卷第6期机器人Vo.l27,No.6ROBOT2005年11月Nov.,2005文章编号:1002-0446(2005)06-0555-06*新型蛇形机器人蜿蜒运动的动力学分析1,32,3334叶长龙,马书根,李斌,王越超,井涛(1.沈阳航空工业学院,辽宁沈阳110034;2.日本国立茨城大学工学部,日立316-8511,日本;3.中国科学院沈阳自动化研究所机器人学开放实验室,辽宁沈阳110016;4.沈阳远大集团,辽宁沈阳110023)摘要:为提高蛇形机器人执行各种运动的能力,研制了新型蛇
2、形机器人系统.重点研究了该蛇形机器人的动力学.建立了机器人的运动学模型,并根据运动学模型提出了控制蛇形机器人蜿蜒运动的复合运动控制方法.用拉格朗日方法建立动力学模型,对不同参数下蛇形机器人的关节力矩特性和摩擦力特性进行了分析比较,为蛇形机器人的有效运动提供了理论依据.关键词:蛇形机器人;复合运动;运动学;动力学中图分类号:TP24文献标识码:BDynamicsAnalysisonSerpentineLocomotionofaNewSnake-likeRobot1,32,3334YEChang-lo
3、ng,MAShu-gen,LIBin,WANGYue-chao,JINGTao(1.ShenyangInstituteofAeronauticalEngineering,Shenyang110034,China;2.FacultyofEngineering,IbarakiUniversity,Hitachi316-8511,Japan;3.RoboticsLaboratory,ShenyangInstituteofAutomation,ChineseAcademyofSciences,Shenya
4、ng110016,China;4.ShenyangYuandaGroup,Shenyang110023,China)Abstract:Inordertoincreasethecapabilityoflocomotion,anewsnake-likerobotisdesigned.Thedynamicsofthenewsnake-likerobotismainlystudiedinthispaper.Firstly,thekinematicmodelissetup,thenthecompositec
5、ontrolmethodisproposedbasedonthismode.lFinally,theLagrangemethodisusedtobuildthedynamicmodelofthesnake-likerobot.Thecharacteristicsoftorqueofeachjointandthefrictionalforceunderdifferentparametersarecomparedforthebetterloco-motionofthissnake-likerobot.
6、Keywords:snake-likerobot;compositelocomotion;kinematics;dynamics1引言(Introduction)salUnit).该机构具有3个自由度(俯仰、偏航和回转),俯仰和偏航自由度通过差动齿轮耦合驱动,使与传统的移动机器人比较而言,蛇形机器人具单元具有较大的输出力矩,见图1.由该单元组成的有很强的适应环境能力.它本身独特的运动形式和蛇形机器人具有很强的运动能力,见图2.身体结构使其能够适应各种复杂环境.目前对蛇形[1~12]机器人的研究相当
7、广泛,取得了丰富的研究成果.本文根据新型蛇形机器人的机构特点,对机器人的运动学进行了分析.然后,重点分析了蛇形机器人在已提出的控制方法下的动力学特性.2蛇形机器人的机构(Mechanismofthesnake-likerobot)为使蛇形机器人具有很强的运动能力,笔者研图1三自由度蛇形机器人单元制了新型蛇形机器人关节机构MUU(ModularUniver-Fig.13DOFunitofthesnake-likerobot*基金项目:国家863计划资助项目(2001AA422360).收稿日期:20
8、05-02-22556机器人2005年11月###A(q)X=B(q)H+RC(3)n@3n@n式中,A(q)IR,B(q)IR,X=[xh,yh,TTTTTHh],q=[XH],H=[<1,
