全驱动六轮悬挂摇臂式机器人的设计及其越障性能分析.pdf

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1、机器人现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１５年第６期*全驱动六轮悬挂摇臂式机器人的设计及其越障性能分析秦玉鑫，王裕清，李智国（河南理工大学机械与动力工程学院，焦作４５４０００）摘要：设计了一种全驱动六轮悬挂摇臂式智能移动机器人，对机器人的硬件和软件设计进行了介绍，并制做出了实验样机。通过对机器人结构的建模和理论分析，对其越障性能进行了深入的研究；实验证明，该机器人具有良好的越障能力，可作为执行搜救、信息探测和排爆等特殊任务的移动平台，具有良好的发展前景。关键词：全驱动；悬挂摇臂；机器人；越障中图分类号：

2、ＴＰ２４文献标志码：Ａ文章编号：１６７１—３１３３（２０１５）０６—００４０—０８DesignofthefulldriveofsixwheelsandswingarmofhoistedrobotandanalysisofobstaclecrossingcapacityＱｉｎＹｕｘｉｎ，ＷａｎｇＹｕｑｉｎｇ，ＬｉＺｈｉｇｕｏ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ４５４０００，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｄｅｓｉｇｎｓａｆｕｌｌｄｒ

3、ｉｖｅｏｆｓｉｘｗｈｅｅｌｓａｎｄｓｗｉｎｇａｒｍｏｆｈｏｉｓｔｅｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔ．Ｉｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｒｏ－ｂｏｔ’ｓｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｗａｓｍａｄｅｏｕｔ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔ，ｍａｄｅｉｎ－ｄｅｐｔｈｓｔｕｄｙｆｏｒｉｔｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｌｉｍｂｉｎｇｏｂｓｔａｃｌｅ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗ

4、ｔｈａｔｔｈｅｒｏｂｏｔｈａｓａｇｏｏｄｏｂ－ｓｔａｃｌｅｃｒｏｓｓｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｇｅｔｓｔｈｒｏｕｇｈａｌｌ－ｔｅｒｒａｉｎｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｉｓｒｏｂｏｔｃａｎｂｅｕｓｅｄａｓａｍｏｂｉｌｅｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｓｅａｒｃｈａｎｄｒｅｓ－ｃｕｅ，ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｏｒｄｎａｎｃｅｄｉｓｐｏｓａｌａｎｄｏｔｈｅｒｓｐｅｃｉａｌｔａｓｋｓ．Ｉｔｈａｓｇｏｏｄｐｒｏｓｐｅｃｔｓｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Keywords：ｆｕｌｌｄｒｉｖｅ；ｓｗｉｎｇａｒｍｏｆｈｏｉｓｔｅｄ；ｒｏｂｏ

5、ｔ；ｏｂｓｔａｃｌｅｃｒｏｓｓｉｎｇ［３］人研制的机器人Ｇｒｏｕｎｄｈｏｇ是一种四轮自主移动机０引言器人，最高时速可达１０ｋｍ／ｈ。日本东京工业大学研制［４］近年来，国内外对机器人技术的发展越来越重的“Ｓｏｒｙｕ”机器人，可深入狭小的建筑废墟中，根据视。机器人技术被认为是对未来新兴产业发展具有地形变化自行调整运行姿态。美国ｉＲｏｂｏｔ公司生产［１］［５］重要意义的高新技术之一。在计算机技术、网络技的Ｐａｃｋｂｏｔ系列机器人，采用了两条主履带和两条术和ＭＥＭＳ技术等新技术发展的推动下，机器人技术摆臂履带的形式。日本千叶工业大学研制的“木槿”［６］的应

6、用正从传统的工业制造领域向医疗服务、教育娱搜救机器人也是采用了相似的形式，但“木槿”搜救［２］乐、勘探勘测和生物工程等领域迅速扩展，尤其是机器人的前后都加装了摆臂履带，其主履带将主体部在工作条件恶劣的救灾和军事等领域，移动机器人技分包裹，形成全身履带机器人，可以在复杂的环境中［３］术的应用越来越受到重视。行进。文献［７］研究了一种轮、腿相结合的复合式由于未知环境中地形、地貌的复杂程度无法预机器人的越障动力学问题，描述了轮腿式机器人的越知，所以机器人越障能力的高低成为了评判移动机器障过程，构造了越障过程的动力学模型。文献［８］分人性能优劣的一个重要标

7、准，而决定越障能力的因素析了关节式机器人的越障能力。文献［９］建立了自主就是移动机器人移动机构的设计。目前移动机器人研制的轮腿式机器人翻越地面障碍时的力学模型。的行走机构大体可分为轮式、履带式、足式和复合移轮式移动机器人相对其他移动机构的机器人来动模式等，每种方式都各自有优点和不足。Ｍｏｒｒｉｓ等说具有很多优点，例如移动速度快、动力传动比高、结*国家自然科学基金项目（Ｕ１２６１１１５）；河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室———省部共建国家重点实验室培育基地开放基金项目（ＷＳ２０１２Ａ０６）；２０１２年度高等学校博士学科学科点专项科研基金———博导类

8、项目（２０１２４１１６１１０００３）４０秦玉鑫，等：全驱动六轮悬挂摇臂式机器人的设计及其越障性能分析２０１５年第６期构简单