六足减灾救援仿生机器人机构设计与仿真.pdf

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1、第32卷第11期计算机仿真2015年11月文章编号：1006—9348(2015)11—0373一05上甲／＼人匕减灾救援仿生机器人机构设计与仿真姜树海，潘晨晨，袁丽英，宋倩(南京林业大学智能控制与机器人技术研究所，江苏南京210037)摘要：针对森林火灾巡检与防控装备的现状，开展了六足减灾救援仿生机器人机构设计与仿真研究，以期解决恶劣的复杂地形作业环境下的灾难救援问题。基于仿生甲虫的结构和功能设计了六足减灾救援仿生机器人的躯体和腿部机构。腿机构由六条腿组成，沿躯体中轴线两边对称分布，每腿由三个旋转关节组成的三自由度串联机构。给出了六足减灾救援仿生机器人的物理模型，搭建了机器人仿真的复杂环

2、境，进行仿真，给出了基于三角步态的六足减灾救援仿生机器人直行和转弯的运动仿真，得到了质心的位移、速度、角速度和各个关节的动能和驱动力矩的曲线。仿真结果表明，六足减灾救援仿生机器人机构设计满足设计要求。关键词：六足；减灾救援；仿生机器人；机构；仿真中圉分类号：TP24文献标识码：BMechanismDesignandSimulationofHexapodMitigationRescueBionicRobotJIANGShu-hai，PANChen-chen，YUANLi-ying，SONGQian(InstituteofIntelligentControlandRoboticsofNanji

3、ngForestryUniversity，NanjingJiangsu10037，China)ABSTRACT：Thispapercarriesoutthedesignandsimulationofhexapodbionicrobotfordisasterreliefandrescuebasedonthestatusofforestfirepreventionandcontrolequipment，whichaimstosolvetheproblemofdisasterreliefoperationsincomplexterrainenvironments．Thedesignofthehe

4、xapodbionicrobot’Sbodyandlegsisbasedonthestructureandfunctionofbionicbeetles．Thelegmechanismiscomposedofsixlegs，eachofwhichconsistsofthreerotaryjointsandhas3degreesoffreedom，andthesixlegsaredistributedsymmetricallyonbothsidesofthebodya-longthebodyaxis．Thispapergivesaphysicalmodelofhexapodbionicrob

5、otfordisasterreliefandrescue，buildsacomplexterrainenvironmentforstimulation，andconductsarobotsimulationintheenvironment．Thispapergivesthemotionsimulationofstraightandturningmovementsbasedonthetripodgaitofhexapodbionicrobotfordisasterreliefandrescue，whichobtainscentroiddisplacement，velocity，angular

6、velocity，togetherwiththekineticenergyanddrivetorquecurveofeachjoint．Thesimulationresultsshowthatthemechanismdesignofhexapodbionicrobotfordisasterreliefandrescuemeetstherequirementsofdesign．KEYWORDS：Six-legged；MitigationRescue；Biomimeticrobots；Institutions；Simulation1引言2l世纪以来，特别是最近十年间，地球环境不断恶化，各种自然

7、灾害不断，加之人类对太空探索、星球探测和深海探测等未知环境探索的不断深入，迫切需要能够在恶劣复杂环境下执行任务的机器人。多足爬行生物具有良好的适应恶劣地形环境的能力和运动协调能力，特别像虎甲虫之类的六足小动物甚至能够自由地出入垂直洞穴。六足仿生机器人成为在减灾救援和深空探测领域较为理想的工作对象。在过去的几十年间，研究人员研究了大量的源于生物灵感的步基金项目：国家公益性行业科研专项重大项目(2014-04402—03)；