摘要：变胞机器人作为一种新型地面移动系统,能够通过重构变形在轮式行驶与腿足式行走间自然切换,与传统车辆相比,变胞机器人具有在结构路面上快速行驶及非结构路面上高通过性的优点。文章使用ADAMS建立变胞机器人多体动力学模型,通过仿真获得变胞机器人重构过程中腿部各连接部件的载荷谱;在变胞机器人腿部机构的设计基础上,以壁厚为优化变量,以质量和应力最小为优化目标,采用最优拉丁超立方试验设计配合四阶响应面法近似模型,并基于NSGA-Ⅱ算法对其进行多目标优化;在获得Pareto前沿后,运用提出的权重选择法确定一个最优解,根据最优解对腿部机构进行优化设计,并对优化设计后的腿部各构件进行强度仿真分析,且与优化前数据进行对比;最后采用应力测试试验对优化后的腿部机构与优化后的仿真结果进行比较。仿真和试验结果验证了该有限元模型的准确性及优化设计的有效性。

摘要：变胞机器人能够根据外界环境变化在轮式行驶和足式行走两种运动模式间自然切换,因此兼具在平整结构路面上快速行驶和在崎岖山地越障行走的能力。基于广义坐标法建立了变胞机器人转向重构过程的运动学模型,考虑到重构过程中摆动腿与环境接触时存在较大冲击,提出了利用阻抗控制方法实现摆动腿着地柔顺控制。在传统阻抗控制的基础上,基于李雅普诺夫渐进稳定性定理设计了自适应阻抗控制器,并利用粒子群优化算法对阻抗控制参数进行了优化。通过在不同环境刚度下仿真分析,证实了经过参数优化后的自适应阻抗控制器能够很好地实现对期望接触力的跟随,提高了变胞机器人对未知多变环境的适应性。最后针对变胞机器人转向重构过程中足着地进行了路面实验,进一步证实了优化后的自适应阻抗控制方法的优越性。