新型多功能越障机器人设计与功能仿真.pdf

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1、机械设计与制造第1期228MachineryDesign&Manufacture2016年1月新型多功能越障机器人设计与功能仿真陶俊杰，臧红彬，蔡勇(西南科技大学制造过程测试技术省部共建教育部重点实验室，四川绵阳621010)摘．要：设计了一种具有平面内3自由度全方位移动，并且能够被动自适应越过轮子直径1．5倍垂直高度障碍的机器人。该机器人采用六个独立驱动轮控制。车身上采用四个Mecanum驱动轮矩形布置，使越障机器人具有平面内的全方位移动功能。前、后轮采用全向轮，使其能够在原地转弯和横向移动时候与地面保持滚动状态，

2、减少轮子滑动摩擦。运用MATLAB软件对其前轮子中心坐标编程，找出其运动轨迹，并优化越障四连杆设计尺寸大小。最后对整个机器人系统在平面内的直行、横行、原地转弯、爬楼梯以及起伏路面运动等功能进行了虚拟样机系统仿真验证。仿真结果表明：该越障机器人机构设计合理，具有全方位移动和越障功能强的特点。关键词：越障机器人；全方位移动；MATLAB仿真；虚拟样机仿真中图分类号：TH13；TP242文献标识码：A文章编号：1001—3997(2016)01—0228—04DesignandFunctionalSimulationofa

3、Multi-FunctionalObstacleRobotTAOJun-jie，ZANGHong-bin，CAIYong(SchoolofManufacturingScience&Engineering，SouthwestUniversityofScience＆Technology，SiehuanMianyang621010，China)Abstract：Designsanewrobothavingthreedegreesoffreedommovementintheroundplanewhichcanpassivel

4、ycrosstheverticalbarrierswith1．5timesdiameterofthewheeLTherobotll~essixcontrolledwheels．Itsbodyll~esfourMecanumwheelswitharectangulararrangementwhichmakesithaveaomni--directionalmotionfunctioninplaneground．Frontandrearwheelsoftherobotuae$omni-directionalwheels．

5、sDthatitcankeeprollingstatewiththegroundwhencorneringandlateralmovement，reducingthewheelslidingfrictior~UsesofMATLABprogrammingoffrontwheelcentercoordinates，and，outitstrajectory，tooptimizethedesignoftheobstaclefourconnectingrodsize．Thefunctionsoftherobotsystemi

6、ncludingstraightmovement，lateralmovement，zeroturningradiusandclimbingthestairsaresimulatedbasedontheviaualprototypetechnology．Thesimulationresultsshowthattheobstaclerobotmechanismdesignisreasonable，havingthecharacteristicsoftheomni-directionalmobileandobstaclef

7、unctionstrong．KeyWords：ObstacleRobot；OmniDirectionalMobile；MATLABSimulation；VirtualPrototypeSimulation1引言的六轮腿式移动机器人，该种机器人可以跨越高度约为1．5倍车轮半径的障碍物[71。对国内外研究越障机器人的成果进行了研究，非结构环境中的多功能全自主移动机器人技术一直是机器设计一款新型多功能越障机器人。机器人的越障机构设计充分利人研究中的热点问题之一【I】。美国NASA研制“好奇号”火星探测用软件MATLAB和A

8、DAMS联合仿真，并用Pro／E对其建立完整车，从整个着陆到机器人设计都充满了创意，代表了移动机器人三维模型。最后ADAMS虚拟样机技术对机器人在平面内的直发展的最高技术，受到了全世界的瞩目。瑞士联邦学院研发的行、横行、原地转弯和越障爬坡能力进行仿真分析。六轮腿机器人Shrimp，该机器人前臂装有弹簧装置可以满足不同地形的行走要求，并且前臂还需