一种新型宽轮式越野机器人.pdf

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1、一种新型宽轮式越野机器人高永生，王钢，赵杰，朱延河，徐昊。(1．哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150001；2．哈尔滨工业大学信息与通信工程研究所，黑龙江哈尔滨150001；3．天津大学电气与自动化工程学院，天津300222)ANovelWide——wheelCross——countryRobotGAOYong—sheng，WANGGang，ZHAOJie，ZHUYah—he，XUHao。(1．StateKeyLaboratoryofRoboticsandSystem，HarbinInstituteof

2、Technology，Harbin150001，China；2．InformationandCommunicationResearchInstitution，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China；3．SchoolofElectricalandAutomationEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300222，China)摘要：设计了一种面向野外环境的全对称宽轮0引言式越野机器人，具有单自由度的中间轴连接结构，内部驱动完全被外轮保护，简化

3、结构的同时增强了地越野机器人采用遥控、自主或半自主等方式完面适应性。基于机器人运动特性分析建立了机器人成地面运动，具有广阔应用前景和军事价值，正受到运动学模型，并利用ADAMS软件仿真验证。实验越来越多的关注和研究r】]。国内外多位学者和研表明，机器人动作灵活，具有良好的地面适应能力和究机构进行了面向野外环境的越野机器人研究。相越野能力。对于前轮转向后轮驱动的机器人，四轮驱动更适于关键词：越野机器人；全轮驱动；中间轴传动；沼泽地、泥地和坑等较复杂的野外场地_3]。国内的ADAMS仿真沈阳自动化研究所、中国科技大学、南京理工大学等中

4、图分类号：TP242．6单位对越野机器人的本体结构、运动规划和远程控文献标识码：A制等方面进行了广泛研究L4J。轮式越野机器人采文章编号：1001—2257(2013)12—0047～O5用全轮式移动、对称结构，能提供良好的机动性和可Abstract：Arobotusedinruggedterrainisde—靠性。通过研究轮式越野机器人的宽轮式结构、中signed，whichhasintermediateshaftwithsingle间轴结构和差动式转向方式等结构特性，获得机器DOFandinnerdriverisprotect

5、edtotallybyouter人转向稳定性、不同路面上行驶平稳性和在各种路whee1．Thebriefstructureincreasestheadaptabili—面之间转换行驶平顺性。tvofterrain．Robotkinematicmodelisestablished1结构性能分析与设计basedontheanalysisofrobotmotioncharacteris—tics，andsimulatedinADAMS．Experimentscerti—1．1越野性能分析fiedthatthedesignedrobot：

6、canmoveflexiblywith轮式越野机器人的性能受到驱动力、爬越横斜goodadaptabilityandcross——countrypowerinrug—坡和通过小障碍物的影响。gedterrain．当机器人在长坡上等速爬坡行使时，车身重量Keywords：cross—countryrobot；all—wheel就会依据其重心位置产生不同的坡度阻力。机器人drive；intermediateshaftdrive；ADAMSsimulation驱动力受到坡度阻力影响。当机器人沿着横斜坡行驶时，若坡角大于某一定值，则一侧车

7、轮的地面反作用力等于零，机器人失去横向稳定性，出现侧翻或侧滑问题。机器人在野外行进时遇到的几何形小障碍物对收稿日期：2013一O7～O4越野性能的影响较大，具体情况为：一是车体的底部基金项目：中国博士后基金资助项目(20090450988)；国家“八六三”计划资助项目(2012AA041505)碰到凸形障碍，于是机器人被悬起而失去通过性；二《机械与电子)2013(12)·47·一种新型宽轮式越野机器人是机器人的前后突出部碰到较大凹形障碍，被卡住2宽轮式越野机器人运动学建模而不能通过]。1．2越野机器人结构设计2．1运动学分析根据以

8、上越野性能分析，设计的轮式越野机器2．1．1小车的模型近似等价为两轮车模型人的整体结构为前后、左右对称的形式，采用四轮驱设定小车的2个左侧车轮有相同的转角和速动、宽轮式移动机构、差动转向以及特殊的中间轴连度，2个右侧车轮有相同的转角和速度，车体运动