一种履带式机器人设计及其越障分析.pdf

《一种履带式机器人设计及其越障分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、机器人现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2013年第3期一种履带式机器人设计及其越障分析+朴春日，颜国正，王志武，刘华，姜萍萍(上海交通大学仪器科学与工程系，上海200240)摘要：针对核工业管道内壁情况的检测，设计了一种六履带四摆臂式移动机器人。该机器人具有越障、跨沟、无线遥控和图像采集等功能。详细介绍了履带式机器人机械结构和控制系统的设计过程，并对制作的机器人进行了越障性能分析和相关实验验证。关键词：履带式机器人；控制系统；越障中图分类号：TP242．2文献标志码：A文章

2、编号：1671—3133(2013)03—0024—04Designofatrackedrobotandanalysisofitsobstacle-climbingPiaoChunri，YanGuozheng，WangZhiwu，LiuHua，JiangPingping(DepartmentofInstrumentScienceandEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Forthedetectionoftheinn

3、erwallofthepipesinthenuclearindustry，amobilerobotofsixtractsandfourarmswasdesigned．Thesystemcontainsfunctionsofobstacle—climbing，wirelesscontrolandimageacquisition．Introducesthedesignofthemechanicalstructureandcontrolsystemindetails，thenanalyzestheobstacle—cli

4、mbingoftherobotandtestsitinexperiments．Keywords：trackedrobot；controlsystem；obstacle·climbingO引言移动机器人一般分为轮式、腿式、履带式和复合式等。履带式机器人的履带结构可以使机器人适应多种复杂的路面情况。因为履带式机器人在爬坡、越障和跨壕沟等方面具有优越性，常被应用于军事、消防以及核工业等领域。典型的履带式机器人可分为固定履带式机器人和摆臂履带式机器人。摆臂履带式机器人根据摆臂的数量可分为四履带双摆臂机器人和六履带四摆臂机器

5、人。欧洲航天局的固定履带式机器人Nanokhod移动时与地面有很好的摩擦因数，稳定性也很高，具有很好的越障能力，且结构简单。但是，在转弯时会存在很大的摩擦损失，机动性较差。美国iRobot公司生产的Packbot系列机器人⋯，采用了两条主履带和两条摆臂履带的形式，因受到摆臂数量的限制只能攀爬高度较低的障碍物。日本千叶工业大学研制的搜救机器人“木槿”，采用两条主履带和前后两对独立摆动履带的形式，且两条主履带较宽，将机器人主体部分包裹，形成全身履带机器人，可以在复杂的环境中行驶，+上海市科委科研计划资助项目(09DZl

6、907400)24不易翻倒与卡阻口J。国内的一些履带式机器人采用拖缆供电通讯的形式，对其在管道中运行的灵活性产生了一定的影响。本文设计的六履带四摆臂机器人，旨在用于核工业管道内壁情况的检查。由于管道内部环境复杂，有台阶、碎石以及放射性污染，所以需要机器人在管道内具有较强的越障和跨沟能力，并具有无线遥控和图像采集等功能。1履带式机器人设计1．1履带式机器人机械结构设计根据机器人的应用环境，要求所设计的机构体积小、重量轻、协调性好且稳定性高。为了提高履带式机器人的越障和跨沟能力，采用六履带四摆臂式的行走机构，四个摆臂两

7、两连接在一起分别置于主车体的前端和后端。通过主车体、前摆臂和后摆臂三个部分相对运动的协调配合来完成要求的作业任务。机器人的驱动通过四个电动机来实现，其中两个电动机分别控制机器人前摆臂和后摆臂，另外两个电动机分别驱动主车体两侧的两个主动轮。当履带式朴春日，等：一种履带式机器人设计及其越障分析2013年第3期机器人在平地行驶时，行驶阻力(相应的是驱动力)比较小，最大只有0．2G，G为机器人整体重力，而最大阻力发生在机器人上坡、转弯和撑起时。为保证机器人的正常工作，主驱动电动机应能满足各种工作情况下的需要口J。选用Max

8、on公司配备编码器的直流伺服电动机(RE40石墨电刷)作为机器人本体的驱动电动机，并配套使用减速比为124：l的减速器，来增大输出扭矩，电动机的额定功率为150W(没有把效率计算在内)，额定电压为48V。设计时，主车体要密封，内部能装下驱动机构和电动机。控制系统和摄像头置于主车体外，便于拆卸。主车体两侧履带和摆臂履带内都装有支撑轮和压紧轮，便于履带固定位置和