四履带双摆臂机器人越障机理及越障能力_李允旺

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1、第32卷第2期机器人ROBOTVol.32,No.22010年3月Mar.,2010文章编号：1002-0446(2010)-02-0157-09四履带双摆臂机器人越障机理及越障能力李允旺，葛世荣，朱华，刘建（中国矿业大学机电工程学院，江苏徐州221116）摘要：为发挥四履带双摆臂机器人的最佳越障性能，本文从运动学的角度，在固定双履带机器人越障机理的基础上，分析了四履带双摆臂机器人克服台阶、斜坡、沟道等典型障碍的运动机理及其最大越障能力，重点研究了四履带双摆臂机器人正向和反向两种攀越台阶方式的运动机理及其最大越障能力．以CUMT-II型煤矿探

2、测机器人样机为例，绘制了机器人仰角、摆臂摆角与跨越台阶高度的3维关系图，以及斜坡坡度与摆臂摆角关系曲线，并求出了相应的最大越障能力的理论值，与实验室实测数据进行了对比分析．本文推导出机器人的最佳越障性能及对应的质心和摆臂的位置，可为机器人越障时质心位置的控制提供理论依据．关键词：履带式机器人；摆臂；质心；越障；攀越台阶中图分类号：TP24文献标识码：AObstacle-surmountingMechanismandCapabilityofFour-trackRobotwithTwoSwingArmsLIYunwang，GEShirong，ZH

3、UHua，LIUJian(SchoolofMechatronicEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221116,China)Abstract:Forperformingthebestobstacle-surmountingcapabilityoffour-trackrobotwithtwoswingarms,obstacle-surmountingmechanismofthefour-trackrobotwithtwoswingarmsanditscapabiliti

4、esofsurmountingobstacles,includ-ingstepandslope-climbing,andchannel-crossing,areanalyzedfromtheviewpointofkinematicsbasedontheobstacle-surmountingmechanismofthefixedtwo-trackrobot.Itsmotionmechanismandmaximalobstacle-surmountingcapabilityofstep-climbingforwardandbackwardarem

5、ainlyanalyzed.TakingCUMT-IIcoalmineexploringrobotprototypeasanexample,threedimensionalrelationshipdiagramsofthestepheight,theelevationangleandarms’swinganglearedrawnandtherelationcurvesofslopegradientsandtheswingarms’swinganglesaredrawn.Thetheoreticalvalueofmaximalobstacle-

6、surmountingcapabilitiesoftheprototypeareobtainedandcomparedwiththetestresults.Andthebestobstacle-surmountingperformanceandthecorrespondingcentroidandswingarmpositionsarededuced.Thispaperwouldprovidetheoreticalbasisforcentroidpositioncontrolinobstacle-surmountingprocess.Keyw

7、ords:trackedrobot;swingarm;centroid;obstacle-surmounting;step-climbing1引言（Introduction）人，可以在复杂的环境中行进，不易翻倒与卡阻[2]．履带式机器人具有良好的越障能力和地面适应机器人摆臂的导向、支撑及对质心位置的调节作用，性，已得到广泛的应用．典型的履带式机器人可分使其具有灵活的越障方式与良好的越障性能．已有为固定履带式机器人和摆臂履带式机器人．摆臂履不少文献对摆臂机器人的运动特性及其稳定性进行带式机器人根据摆臂的数量可分为四履带双摆臂机研究，文[3]分析

8、一种履带腿式机器人在各种地形器人和六履带四摆臂机器人．美国iRobot公司生产下的越障特性，文[4]介绍了一种六履带机器人的的Packbot系列机器人，采用了2条主