摘要：针对斜坡凸起环境下四足爬行机器人上坡时腿部受较大地面冲击的问题,设计了一种四足机器人的爬坡步态。首先,建立了三维柔性腿部结构模型;接着,针对斜坡凸起路面,对平坦路面下对角小跑步态的抗冲击性和稳定性进行了优化设计;然后,通过机器人单腿正、逆运动学分析,获得了斜坡对角小跑步态下四足机器人足端轨迹与关节角度的映射关系;最后,在斜坡凸起环境下对四足机器人进行了爬行运动仿真。研究结果表明:与平坦对角小跑步态相比,采用斜坡对角步态的四足爬行机器人质心位移更加平稳,其胫节足端接触力峰值较平坦对角小跑步态减小了8.05%,验证了所设计的爬坡步态的合理性。

摘要：微小型机器人是近年来智能机器人技术发展研究的重点方向,基于其体积较小、灵敏度高、运动灵活等优点,可以应用于灾后救援搜索、极端环境探测和医疗手术等诸多领域.压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的智能材料,将压电陶瓷与爬行机器人结构相结合,设计出压电驱动和执行结构一体化的机器人,不仅能够使得机器人小型化,传动效率提高,而且能够让它的运动更加平稳可靠.因此,对于复杂环境下的作业,利用逆压电效应和摩擦驱动以及黏滑运动原理设计出的各种新型结构的压电爬行机器人具有非常广的研究前景和实用价值.文章基于逆压电效应设计了一种由双压电片驱动的足腿一体化四足爬行机器人,并设计了几种不同类型摩擦力的驱动足.利用理论力学方法对该机器人的一个单元体建立整体受力方程,利用振动力学知识推导了其动力学模型,将机器人压电驱动腿结构简化为变截面、变角度弯折梁,再用欧拉−伯努利梁理论建立力学方程,最后求解得到其固有频率.制作了四足爬行机器人实物,通过实验测试得到了不同驱动频率、不同负载、不同电压和不同驱动足对机器人单元节运动方向及运动速度的影响,以及不同的接触面和不同的电压与频率信号对四足爬行机器人运动方向及运动速度的影响.最后,通过仿真控制软件连接半物理仿真平台Quancer板卡,利用不同频率和幅值的驱动电压控制四足爬行机器人使其实现了左转、右转、绕圆心自转以及不加导轨的近似直线运动.

摘要：针对复杂区域探测困难、成本较高的问题,设计了一款基于全球卫星导航系统的具有自主巡航功能的环境探测四足爬行机器人及远程监测系统,该机器人以嵌入式STM32F429IGT6芯片作为主控CPU,搭载GPS/北斗定位模块及无线通讯模块,使机器人可以实现自主巡航和自动调节路线.该机器人配备的多种传感器模块可以实现对环境温湿度、风速等参数的采集,同时将收集到的数据进行分析、处理和发送.基于该功能开发的监测系统可以实现对机器人的实时监测,包括运动轨迹和位置信息,并通过无线网络对机器人发送控制指令,实现远程遥控功能.实验结果表明,该自主巡航机器人及其监测系统能够实现精确定位和路线实时调整,提高了机器人探测工作的精准性.