《除草用四足机器人稳定性的判定与分析》.pdf

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1、湖南农业大学学报(自然科学版)2015年6月第41卷第3期JournalofHunanAgriculturalUniversity(NaturalSciences)，Jun．2015，4l(3)：340—344DOI：10．13331／j．cnki．jhau．2015．03．022投稿网址：http：／／xb．hunau．edu．cn除草用四足机器人稳定1"4：1~9定与分析张皓然，戈振扬，于英杰，陈林，丁巍，卢衷正(昆明理工大学现代农业工程学院，云南昆明650500)摘要：针对除草用四足机器人在不规则

2、农田地面行走稳定性难以评定的问题，在力一角稳定性度量法的基础上，提出了三棱锥法，根据对其角点倾翻角和轴线倾翻角的推导，得到用最小稳定角作稳定性的评判标准。引入倾翻性能系数综合评价四足机器人的静态和动态稳定性，并通过数值模拟，讨论在不规则农田里的地面倾角、外载荷及外力矩对机器人稳定性的影响。使用由舵机驱动的8自由度，尺寸为170mmxl30mm~140mm的机器人物理样机在0。～45。的不规则玉米地上进行试验，测量最小稳定角。结果表明：合外力与地面倾角对机器人稳定性影响显著，地面倾角对其影响接近线性单调，

3、试验所测最小稳定角度值与预测结果相比，平均相对误差为9．46％，相关系数为0．9796。关键词：四足机器人；除草；稳定性；倾翻性能系数；最小稳定角中图分类号：TP242文献标志码：A文章编号：1007—1032(2015)03—0340—05StabilityanalysisandjudgingofthequadrupedrobotforweedingZhangHaoran，GeZhenyang，YuYingjie，ChenLin，DingWei，LuZhongzheng(FacultyofModemA

4、griculturalEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology,Ktmming650500，China)Abstract：Aimedattheproblemofdificulttoassessthestabilityofquadrupedrobotforweedingwalkingonirregularfarmlandsurface，atriangularpyramidmethodwasproposedbasedontheforce—angl

5、estabilitymeasurement．Accordingtotherelationshipofanglepointtip—overangleandaxislinetip—overangle，thestabilityjudgingcriterionofminimumstabilityanglewasobtained．Tiltingperformancecoeficientwasusedtoevaluatetherobot’Sstaticanddynamicstabilitysynthetically

6、．Theeffectsofgroundtiltangle，externalloadandexternaltorqueofirregularfarmlandsurfaceontherobot’Sstabilitywerediscussedbynumericalsimulation．Theprototyperobotwithsizeof170lnlTl~130minx140H1mwasusedtotesttheminimumstabilityon0。—45。irregularcornland．whichwa

7、sdrivenbyservoandhad8freedomdegreeTheresultsshowedthatexternalload，groundtiltanglehaveasignificantlyinfluenceonthestability,andthegroundtiltanglewaslinearlydependentonthestability．Comparedtotheresultsofnumericalsimulation，theaveragerelativeerrorofminimum

8、stabilityanglewas9．46％andcorrelationcoeficientof0．9796．Keywords：quadrupedrobot；weeding；stability；tiltingperformancecoeficient；minimumangleofstability除草机器人代替人工除草，能减轻劳动强度，减的运动稳定性]，是保障其快速有效除草的关键，少化学除草剂的使用，减轻对环境的污染】。除草必须选择合理的参