基于虚拟样机的复合式履带机器人动力学分析.pdf

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1、研究与分析2013年第4期(第26卷，,ggg126期)·机械研究与应用·基于虚拟样机的复合式履带机器人动力学分析丁艳，闰军，吴志强(汉中职业技术学院机电工程系，陕西汉中723000)摘要：基于研发可适应多种结构化及非结构化地形的移动机器人平台的需求，就复合式越障机器人动力学性能展开研究。首先在Recurdyn平台上建立了主从履带复合式越障机器人的虚拟样机，建立了其与平地硬质及软性地面的接触模型，并在这两种路面上进行行驶仿真。根据仿真结果，得到机器人平地前进的动力学数据，并对机器人的结构设计提出一定建议。关键词：复合式越障机器人；Reeurdyn；硬质

2、路面；软性路面中图分类号：TH12文献标志码：A文章编号：1007—4414(2013)04—0052—04DynamicsAnalysisofCompound-Over-ObstaclesRobotBasedonVirtualPrototypeD1NGYan，YANJun，WUZhi—qiang(HanzhongVocationalandTechnicalCollege，MechanicalandElectronicEngineeringDepartment，HanzhongShanxi723000，China)Abstract：Basedonthe

3、needofmobilerobotwhichcanadaptvariousstructuredandunstructuredterrain，compound—over—ob—staclesrobotisproposedanditskinematicsperformanceisstudiedinthispaper．First，thevirtualprototypeofMaster／slave-trackedover—obstaclerobotissetupinRecurdynaccordingtodesignparameters，alsotheconta

4、ctsbetweentherobotandtheground(includinghardandsoft)arebuiltup．Thetravelingstate，kinematicsparametersofprototypearegotthroughsimula—tion．Andsonqesuggestionsfordesignareproposedbasedonsimulationresults．Keywords：compound-over-obstaclesrobot；recurdyn；hardground；softground1引言Recurdy

5、n中的HM模块对于履带系统的建模已有成复合式越障机器人是适形越障机器人的一种，它熟的模块，履带系统中的链轮、导向轮、履靴都可进行有多种结构形式，如轮／腿式、轮／履带式等。它们通参数化建模，根据表1的数据，得到驱动链轮的公称过机构之间的合作完成在泥泞地面上的行走和跨越半径(Recurdyn中的循环半径)为84．73miTl，建立虚障碍等各种不同的任务。笔者采用的复合式越障机拟模型如图1所示。器人使用两套履带系统，即主履带和从履带，主履带和其支架、车身本体组成主车体，从履带和其支架组成摆臂。机器人结构参数如表1所列，整车质量为226．8kg，仿真平台采用R

6、ecurdyn中的履带车模块。表1机器人结构参数／mm图1机器人虚拟模型项目整车长度2硬质路面上的动力学仿真结果主履带系统总长从履带系统总长设置履带接地面与地面的接触参数如表2所整车宽度列[3-4]。履带行走系宽度履带行走系高度表2硬质路面接触参数设置在Recurdyn中建立样机模型并仿真的步骤为：建立车身样机；建立履带块；组装履带系统；定义地面形状；定义接触参数及输出；设置仿真参数和仿真。收稿日期：2013—05—29作者简介：丁艳(1983一)，女，陕西汉中人，硕士，助教，主要从事机器人结构设计方面的科研工作。·52··机械研究与应用·2013年第

7、4期(第26卷，总第126期)研究与分析设置主从履带驱动链轮的速度为180。／s，得到测量仿真中该履带块的垂直向位置如图7所示，车体位置仿真结果如图2所示。可以看到，在10S可以看出tracklinkS2分别2次经过正负最远点，4次内，机器人前进了2308mm，略小于在此速度下链轮经过位置0点(即XZ平面)，也就是说tracklinkS2绕10s的线位移84．73x3．14x10：2661mm，说明在此履带系统的运动路径旋转了两周。在正极限位置，曲硬质路面上，履带仍有少许弹性滑动情况存在。线出现一定程度下凹，说明从链轮正上方至引导轮正同时车体速度变化曲

8、线如图3所示。在车体启上方，履带出现悬垂，因此还须对拖带轮进行调整。动阶段，由于摩擦状态不稳定