85式自主移动机器人越障特性分析与研究

南京理工大学

硕士学位论文

非平整地面六轮腿式自主移动机器人越障特性分析与研究

姓名：万宏

申请学位级别：硕士

专业：机械设计及理论

指导教师：王华坤

20060629

南京理工大学硕士学位论文非平彗地面六轮腿式自主移动机器人越障特性分析与研究

图１．３，１单轮移动机器人Ｃｒｙｌ＂ｏｖ盯图１．３．２轮腿式探测机器人Ｇｏ?Ｆｏｒ

２）轮腿式行星探测机器人Ｇｏ—Ｆ—

ＪＰＬ（美国喷气推进实验室）的Ｇｏ＿Ｆｏｒ机器人采用轮腿式结构，不过它的腿不是做直线运动，而是绕枢轴做回转运动，如图１．３．２所示，ＧＯ－Ｆｏｒ机器人长Ｏ．４ｍ，高Ｏ．４ｍ，重３．５ｋｇ。在翻倒时，它通过旋转前后腿的角度，可以改变质量的分布，完成自位过程，使自己重新站立起来。

３）美国ＣＭＵ大学的ＮｏｍＭ（流浪者）自主移动机器入

美国ＣＭＵ大学研制的Ｎｏｍａｄ机器人如图１．３．３所示，其于１９９７年通过了类似于月球和火星表面环境的智利阿特卡马沙漠的测试，测试行程２２０公里，其中既有自主控制又有几千里外的人工遥操作。本机器人采用四轮机构，四轮具有独立驱动和导向功能，行驶机构由可变形底盘、均化悬挂系统和自包含轮组成。可变形底盘可使机器人能根据工作状态改变机构的覆盖面积。均化悬挂系统可以平滑机器入本体相对于轮子的运动，这种结构可保证在各种地形情况下四轮都能同时着地。

图１．３．３Ｎｏｍａｄ自主移动机器人．图１．３．４火星探测车ＭａｒｓＲｏｖｅｒ

４）美国火星探测车ＭａｒｓＲｏｖｅ“漫游者１

如图ｌ，３．４所示的火星车是刚于２００３年６月１０号发射向火星，并已于２００４年一月份成功着陆。该机器人上安装了即今为止最先进的仪器，同时拥有最先进

立的。其中，∞为六轮腿式自主移动机器人在平整地面上的转动角速度

又因枷南＝半

由式（２．２．２）与式（２．２．３）得：

—ｔａｎ—ａ：—ｔａｎ—／，

如‘由式（２．２．４）解得：∥＝㈣【砉眦】

（２．２．４）

（２．２．５）其中，‘，‘均为几何常数，故∥可以表示为『厂（ａ），即∥与口仅有一个变量是独

以Ｃ点为基准点的六轮腿式自主移动机器人的运动学模型为：

设％＝＇，，则可得以Ｃ点为基准的移动机器人的运动学模型∞（２．２．６）（２．２．７）

在力学上，按约束方程可积性，机器人系统分为完整约束系统和非完整约束系统，约束方程可积则为完整约束，而约束方程不可积则为非完整约束，我们所要设计的自主移动机器人属于典型的非完整约束系统，非完整约束使得小车只能在与驱动轮轴垂直方向上运动。

如果这些约束方程最终可以化为Ｃ（ｑ）＝０的形式，则它代表一个完整约束的系统；否则即为非完整约束系统。一个轮子若是非完整约束的，那它只能在与轮子轴垂直的方向前进或后退。在理想情形下不能侧向移动。如果移动机器人的轮子当中有某个轮予不具有侧向滑动的能力，那么就是一个非完整约束的机器人系统。而由完整约束轮子构成的移动机器人系统能够保证机体位姿不变的前提下，沿任意方向转动，即全方位移动。综上我们可以得出结论：正交轮式移动机器人

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