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摘要:本设计采用履带式驱动结构,结构整体使用模块化设计,可主动控制前后两侧摇臂的转动来调节机器人的运动姿态,从而达到辅助过坑、越障等动作,提高越障过程中的稳定性、越野机动性。
关键词:履带式;越障;机器人
移动机器人在工业、农业、空间探索、危险环境探查和取样、战场侦察、城市救灾、排爆、反恐防化等领域具有广泛的应用需求,是当前机器人领域的研究热点。移动机器人从事侦察和紧急事务响应任务时,楼梯是人造环境中的最常见的障碍也是最难跨越的障碍之一。因此,对爬楼机器人的研究也逐渐成为关注的热点。
1履带式爬楼机器人结构设计
履带机器人移动系统采用的是六履带式结构,采用四台直流伺服电机驱动,两台分别控制左右两边行走带,另外两台分别控制前后摆臂。总体设计方案如图l所示。机器人的车体的履带作为履带式移动机构,与前臂和后臂转动相协调,增加了机器人运动灵活性。
机器人前臂和后臂各有一个伺服电机驱动,通过控制系统协调配合,实现前臂和后臂的灵活转动,在机器人爬楼梯和越障时发挥更大作用。机器人前臂和后臂协调作用,稳定性将更好。机器人车体左右两边履带各有永磁式直流电机驱动,通过控制系统协调配合,控制前轴和后轴的速度、力矩,可实现原地360°转向,前进时的自由转向,随时调解爬楼梯时的力矩大小。在車体主履带前端是惯性轴,与主动轴配合,保证机器人运动的平稳。履带机器人的主要设计性能参数如表1所示。
2机构的工作原理
减速传动机构是电动机通过行星轮减速器的降速,来实现增大转矩、调速,通过直齿轮改变轴的方向,输出后轴转矩,为机器人提供主要动力。后轴驱动机构驱动后轴位于传动系的末端。其基本功用是增扭、降速和改变转矩的传递方向。转向机构机器人在行驶过程中,经常需要改变行驶方向,本机构是通过两个电机的差速比来实现的。动力部分采用电机,通过齿轮副降速后带动低速轴的转动,轴与履带驱动机构通过导杆滑块机构连接,使履带驱动机构各自绕前后轴的中心线转动,实现机器人爬楼梯和越障能力。
3爬楼动画仿真
履带式机器人爬楼仿真动画如图2所示。
4结束语
对比现有爬楼机构,分析爬楼动作的要求,选取了优势较大的前后臂履带式结构作为攀爬装置。根据我国《建筑楼梯模数协调标准》,设计了强适应能力的结构尺寸。该结构在地面的能快速移动,实现平地与越障或上下楼梯姿态的平滑切换。
关键词:履带式;越障;机器人
移动机器人在工业、农业、空间探索、危险环境探查和取样、战场侦察、城市救灾、排爆、反恐防化等领域具有广泛的应用需求,是当前机器人领域的研究热点。移动机器人从事侦察和紧急事务响应任务时,楼梯是人造环境中的最常见的障碍也是最难跨越的障碍之一。因此,对爬楼机器人的研究也逐渐成为关注的热点。
1履带式爬楼机器人结构设计
履带机器人移动系统采用的是六履带式结构,采用四台直流伺服电机驱动,两台分别控制左右两边行走带,另外两台分别控制前后摆臂。总体设计方案如图l所示。机器人的车体的履带作为履带式移动机构,与前臂和后臂转动相协调,增加了机器人运动灵活性。
机器人前臂和后臂各有一个伺服电机驱动,通过控制系统协调配合,实现前臂和后臂的灵活转动,在机器人爬楼梯和越障时发挥更大作用。机器人前臂和后臂协调作用,稳定性将更好。机器人车体左右两边履带各有永磁式直流电机驱动,通过控制系统协调配合,控制前轴和后轴的速度、力矩,可实现原地360°转向,前进时的自由转向,随时调解爬楼梯时的力矩大小。在車体主履带前端是惯性轴,与主动轴配合,保证机器人运动的平稳。履带机器人的主要设计性能参数如表1所示。
2机构的工作原理
减速传动机构是电动机通过行星轮减速器的降速,来实现增大转矩、调速,通过直齿轮改变轴的方向,输出后轴转矩,为机器人提供主要动力。后轴驱动机构驱动后轴位于传动系的末端。其基本功用是增扭、降速和改变转矩的传递方向。转向机构机器人在行驶过程中,经常需要改变行驶方向,本机构是通过两个电机的差速比来实现的。动力部分采用电机,通过齿轮副降速后带动低速轴的转动,轴与履带驱动机构通过导杆滑块机构连接,使履带驱动机构各自绕前后轴的中心线转动,实现机器人爬楼梯和越障能力。
3爬楼动画仿真
履带式机器人爬楼仿真动画如图2所示。
4结束语
对比现有爬楼机构,分析爬楼动作的要求,选取了优势较大的前后臂履带式结构作为攀爬装置。根据我国《建筑楼梯模数协调标准》,设计了强适应能力的结构尺寸。该结构在地面的能快速移动,实现平地与越障或上下楼梯姿态的平滑切换。