【摘 要】
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单闭链移动机器人结构简单,在应用过程中具有外形轻巧,便于携带,易于驱动等优良性能,广泛应用于复杂的地形环境。本文结合四边形移动机构和连杆式滚动机构的性能特点,提出了两款可转向四边形滚动连杆机构,并围绕两款机构进行了设计研究、理论分析、运动仿真、样机制作、实验测试等。首先,提出一种基于U型副的4U四边形滚动连杆机构,该机构可以实现向任意方向行进。规划了4U四边形滚动连杆机构直行和转向两种滚动运动方式
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单闭链移动机器人结构简单,在应用过程中具有外形轻巧,便于携带,易于驱动等优良性能,广泛应用于复杂的地形环境。本文结合四边形移动机构和连杆式滚动机构的性能特点,提出了两款可转向四边形滚动连杆机构,并围绕两款机构进行了设计研究、理论分析、运动仿真、样机制作、实验测试等。首先,提出一种基于U型副的4U四边形滚动连杆机构,该机构可以实现向任意方向行进。规划了4U四边形滚动连杆机构直行和转向两种滚动运动方式,分析了机构在转向模式下的移动路径。建立了4U四边形滚动连杆机构的运动学模型,对机构直行运动和转向运动可行性进行了分析。设计了4U四边形滚动连杆机构的杆件和电机连接件,搭建了仿真模型样机,进行了直行运动模式和转向运动模式的仿真实验研究,制定了4U四边形滚动连杆机构的控制策略,为制作物理样机提供了控制方法。其次,提出一种4R-2P四边形滚动连杆机构,该机构通过控制推杆的运动,可以实现向任意方向行进。规划了机构的四种运动状态和两种运动模式。采用重心地面投影点法对倾倒运动和扶正运动可行性进行分析;采用零点力矩准则法对直行运动和转向运动可行性进行分析。设计了4R-2P四边形滚动连杆机构的杆件。搭建了仿真模型样机,进行了直行运动模式和转向运动模式的仿真实验研究,规划了转向运动模式的移动网格图。制定了4R-2P四边形滚动连杆机构的控制策略,以一个实例来验证说明理论分析的正确性,为制作物理样机提供了控制方法。再次,设计并制作了4U四边形滚动连杆机构和4R-2P滚动连杆机构两款物理样机。制定了机构的控制系统框架,选取了关键零部件的型号,完成了样机的加工和装配,并进行了直行运动和转向运动的样机实验。最后,对全文进行总结归纳,对比分析两种构型的特征,并进行展望。
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