四摆臂-六履带机器人单侧台阶障碍越障仿真与试验

作     者：王川伟 马琨 杨林 马宏伟 薛旭升 田海波 Wang Chuanwei;Ma Kun;YangLin;Ma Hongwei;Xue Xusheng;Tian Haibo

作者机构：西安科技大学机械工程学院西安710054 

基　　金：陕西省教育厅科研计划自然科学专项项目(17JK0506) 陕西省科技统筹创新工程计划项目(2013KTCL01-02) 陕西省自然科学基础研究计划项目(2015JM5235) 同济大学嵌入式系统与服务计算教育部重点实验室开放课题基金(ESSCKF 2015-04) 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2018年第34卷第10期

页      码：46-53页

摘      要：为了实现机器人代替人类在农业环境下作业,减轻人类的劳作负担,该文设计了一种四摆臂-六履带机器人(4SA-6TR),机器人采用套筒轴传动形式,其摆臂旋转运动与履带轮旋转运动相互独立,可实现多姿态变化,适应野外复杂地形。为掌握机器人的越障稳定性,建立了4SA-6TR机器人运动学关系矩阵方程,并借助重心定理对机器人运动姿态进行分析,得到机器人在全局坐标系下的重心坐标方程,并利用重心投影法判断机器人越障的稳定性。为实现机器人稳定越障,研究SA-6TR机器人单侧障碍地形的越障机理,建立机器人摆臂旋转角度与机器人横滚角度关系的数学模型;对数学模型进行推导,得到机器人在攀越单侧台阶平稳越障时机器人摆臂旋转角度?与台阶高度H的关系式。通过Soliworks三维设计软件及Adams仿真软件建立4SA-6TR机器人虚拟样机模型及仿真环境,完成单侧双重障碍地形越障仿真试验。通过室内测试试验,完成150 mm高的障碍测试,测试发现机器人的俯仰角度偏差较大,最大偏差2.4?,但最终俯仰角度稳定在0.1?左右;横滚角度偏差较小,最终横滚角度稳定在0.3?左右,达到了机器人平稳越障的控制目的,并验证机了器人摆臂角度控制策略的正确性及可行性。本文推导的单侧障碍越障姿态调整控制方案可为4SA-6TR机器人自主越障提供理论依据。

主 题 词：机器人 运动学 试验 越障 单侧台阶障碍 姿态控制 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.10.005

馆 藏 号：203289054...