一种小型移动机器人行走机构的设计与分析_周晓东new

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1、·14·设计与研究机械2009年第4期总第36卷一种小型移动机器人行走机构的设计与分析周晓东，胡立德，刘建（重庆大学机械工程学院，重庆400044）摘要：针对机器人移动机构的主要形式，对轮式、腿关节式和履带式三种机构的优缺点进行分析比较，根据非道路环境的特点，提出一种新型移动机器人行走机构；新型移动机构由四个曲柄履带机构组成，保留了履带式移动机构较强的地面适应能力，通过曲柄变形进一步增强了机器人的越障能力；介绍了UG与ADAMS联合仿真进行虚拟样机设计的流程；对机构在非道路环境的典型障碍特征壕沟、斜坡、台阶

2、、凸起和高台进行了分析，在UG与ADAMS联合仿真设计平台的基础上，对所提出曲柄履带结构进行运动模拟仿真，并对测试结果进行分析；结果证实了新型结构越障的可行性，表明新的机构具有更好的越障能力和环境适应能力。关键词：移动机器人；曲柄连杆机构；越障；虚拟样机中图分类号：TP24文献标识码：A文章编号：1006－0316(2009)04－0014－04DesignanddynamicsimulationofasmallmobilerobotZHOUXiao-dong，HULi-de，LIUJian（College

3、ofMechanicalEngineering，ChongqingUniversityChongqing400044，China）Abstract：Comparedandcombinedthemobilerobotmechanismofwheel,legandtrack,anewmobilemechanismwasproposedforthepropertyoftheoff-loadenvironment.Thenewmechanismconsistoffourcranktrackmechanism,rem

4、ainthebetteradaptivecapacityofenvironment,reinforcetheover-obstaclecapacitybycranktransfiguration.IntroducedthevirtualprototypedesignprocessofUGandADAMSdynamicsimulationwhichisappliedtoanalyzethedynamicperformanceoftherobotworkinginseveralterrainssuchasdit

5、ch,stairandhathpace.Theresultverifytheefficiencyofthenewmechanismdesignandshowthatthemechanismhavebetteradaptivecapacityofover-obstacleandenvironment.Keywords：mobilerobot；crankrockermechanism；obstacleterrain；virtualprototype移动越障机器人设计的出发点为克服一般移动式、履带式、复合式等多种

6、。轮式越障机器人跨越机器人所无法逾越的野外常见突变地形，以适应在较高障碍物，常用的方法是采取被动式的悬吊机构非结构化环境中作业的需要，作为移动多体系统，或多节式的车体以增加机器人的自由度，使机器人在越障过程中其结构形式是可变的，运动特性是复能够在行进过程中根据地形的变化调整姿态。如日[1][3]杂的。移动越障机器人比一般的移动机器人具有本明智大学开发的Micro系列月球车、瑞士ASL[4]更强的地形适应性，其尺寸小、外形的设计自由度实验室开发的Shrimp机器人等。腿式越障机器人大，在灾场搜救、行星探测、军

7、事侦察等方面具有的特点是灵活性好，能够适应复杂的地形条件，履巨大的社会效益和经济效益，可以在战时参加军事带式越障机器人的特点是越野性能好，能够越过阶活动，和平时期为经济建设服务，从而受到各国研梯、壕沟等障碍，但其能量消耗大，且由于履带发[2]究人员的广泛关注。生滑动时不容易检测，因此自身定位困难。相比之根据机器人移动机构的特点，可分为轮式、腿下，复合式越障机器人有多种结构形式，如轮/腿式、———————————————收稿日期：2008－12－05作者简介：周晓东（1982－），男，山东东营人，重庆大学机械

8、工程学院机械制造及其自动化专业硕士研究生，主要研究方向为数字化产品设计与开发；胡立德（1947－），男，重庆人，重庆大学机械工程学院，教授，硕士生导师，主要研究方向为现代集成制造技术、制造自动化技术、机电一体化技术及应用等。机械2009年第4期总第36卷设计与研究·15·轮/履带式等具有很强的环境适应能力，既可充分发足，故采用具有强大建模能力的UG软件对整个机挥其中的某一种驱动机构在特定环境下所具有的优构及所研究