基于变胞原理的机器人的设计.pdf

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1、第6期机械设计与制造2012年6月MachineryDesign&Manufacturel89文章编号：1001—3997(2012)06—0189-02基于变胞原理的机器人的设计木姜善涛李东福李强鲍湘之(烟台汽车工程职业学院，烟台265500)TheDesignofRobotBasedonMetamorphicTheoryJIANGShan—tao，LIDong_flu，LIQiang，BAOXiang—zhi(YantaiInstituteofAutomotiveEngineeringProfession，Yan

2、tai265500，China)【摘要】变胞机构作为一类新的机构，自提出以来广泛应用于制造业和机器人业。根据变胞机构的运动原理，提出一具有半卧式、卧式和站式的三构态变胞机器人。该机器人能根据环境变化自动变换构态以适应不同环境的要求，从而实现不同的功能要求。变胞机器人可以在核生化污染事故现场、战场、地震或其它自然灾害救援现场等代替人从事侦察、救援等危险工作。利用UG软件建立了该机器人的三维模型，并导入到ADAMS软件中进行了运动仿真，很好的实现了机器人各构态之间的变换。关键词：变胞原理：变胞机器人；侦查；救援【Abst

3、ract】Metamorphicmechanismhasbeenwidetyusedinmanufactureengineeringandrobotsinceitbeenputforward．AmetamorphicrobotisdesignedbasedonmetamorphictheoryThethreeconfigu--rationissemihorizontal、horizontalandvertica1．Andthisrobotcanchangeit'Sconfigurationautomaticallyt

4、ocompletedifferentfunctionrequestaccordingtothechangeofenvironment．Sothismetamorphicrobotcancompletesonl~dangerousjobreplaceperson，suchasinvestigationanddeliverance．The3DmodelofthemetamorphicrobotwhohasbeenimportedtoADAMSisbuiltinUGsoftware．Motionsimulationisdo

5、nebyusingADAMSSoftwareandaccomplishthechangeoftheconfiguration．Keywords：MetamorphicTheory；MetamorphicRobot；Investigation；Deliverance中图分类号：TH16，TP24文献标识码：A的设计。所设计的变胞机器人具体设计方案如下：首先设计出构1引言态一的拓扑图，如图1所示。变胞机构于1988年首次提出，这一新类型机构能够根据环境和工况的变化和任务需求进行自我重组和重构，自提出以来广泛地应用于制造业

6、和机器人。一些科研人员提出一种新型变胞快速夹紧装置。】，用于铝合金汽车轮毅模具修理过程中的夹紧。伦教某大学利用变胞原理开发研制出变胞手。其结构和自由度在图1构态一拓扑图运行中变化，由此向三指手提供了额外的自由度，便于控制手指根据图1可以构造出如下方案：其中1为箱体，2、4、6、8为抓持方位和灵巧度。北京某大学一些科研人员开发了火星变胞探连杆，3、5、7、9为由轮子、履带和加长臂构成的构件，10为地面。测车『句。该车利用变胞原理，采用杆件变换，使其变形并变换不同每一条履带都通过一个加长臂和两个关节和机器人主体相联。通的

7、行走方式以适应不同的需求和不同的环境。新加坡南洋某大学过电机的驱动，每一条履带都可以实现任意角度或方向的伸展、一些科研人员F发了变胞水下车。利用变胞概念，变换车形来完折叠或旋转。通过这些履带、关节和加长臂的不同的组合方式，我成所需的工作任务。从变胞机构的原理出发，设计一变胞机器人，们就可以获得机器人不同的构态，不同构态可以适应不同环境的该机器人有3个构态，三个构态之间可以相互转换。另建立了该需要。构态一的姿态简图，如图2所示。变胞机器人的三维模型，并导人到ADAMS软件对该变胞机器人的模型进行了运动副、约束、驱动器、

8、传感器等的设置，最后进行了运动仿真，实现了该变胞机器人各构态之间的转换。2变胞机器人的设计2．1变胞机器人的拓扑描述由于变胞机构是具有变拓扑结构的机构，变胞机构的描述10方法需要符合自身的特点，每一拓扑结构图可采用邻接矩阵表图2构态一的姿态简图示，并可进行矩阵运算[81，仅根据拓扑图的变换来进行变胞机器人将构件3、5、7、9折叠分别和构件2、4