【摘 要】
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针对复杂核电站环境下更换RCV过滤器的作业任务,研制了一款新型轮-履复合被动自适应机器人,以被动自适应机理为研究核心,探索机器人系统与障碍物之间的交互关系,分析其地形适应能力与通过性。本研究的主要工作与创新性成果包括:（1）轮-履复合被动自适应机器人模型建立。面向核环境下RCV过滤器更换作业环境,提取典型障碍信息,分析设计参数,设计了一款面向RCV的轮-履复合被动自适应机器人。对机器人进行结构设计
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“面向核电RCV的机器人自适应机理与高效作业方法研究”（61473113）； 河北省应用基础研究计划重点研究项目（17961820D）；
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针对复杂核电站环境下更换RCV过滤器的作业任务,研制了一款新型轮-履复合被动自适应机器人,以被动自适应机理为研究核心,探索机器人系统与障碍物之间的交互关系,分析其地形适应能力与通过性。本研究的主要工作与创新性成果包括:（1）轮-履复合被动自适应机器人模型建立。面向核环境下RCV过滤器更换作业环境,提取典型障碍信息,分析设计参数,设计了一款面向RCV的轮-履复合被动自适应机器人。对机器人进行结构设计与优化,分析了机器人的整个运动过程和动力传动过程。（2）轮-履复合被动自适应机器人参数优化及运动学分析。研究将地面约束力转换为机器人驱动力的运动机理,对机器人的整体结构进行合理简化,建立机器人被动自适应过程中的数学模型;通过数学模型探索机器人在模式转换过程中的参数变化,分析机器人的被动自适应过程与机器人三种运动模式之间的转换关系。对机器人进行运动学分析,探索机器人变形机构中各杆件的速度、角速度、角加速度与机器人运动状态之间的相互关系。（3）轮-履复合被动自适应机器人运动状态及动力学分析。分析机器人的位姿状态以及转弯运动情况,为机器人在复杂的环境下进行定位和在狭窄通道下的运动策略提供理论依据;以机器人为整体,分析机器人整体的受力情况,建立机器人在越障过程中的力学模型;分析从动轮复位弹簧和尾轮复位弹簧的长度变化、力变化,保证机器人在结构变形前有足够预紧力以及模式转换与复位的顺利进行;建立机器人系统的能量模型,具体分析了弹簧弹性势能的变化关系。（4）轮-履复合被动自适应机器人控制系统设计与样机实验。通过不断改进优化研制了机器人样机,并编写机器人的控制系统程序。搭建模拟实验场地,对机器人进行基本运动、转弯、爬坡、爬楼梯等一系列实验,检验机器人的运动性能、被动自适应性能及稳定性。
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