大型高适应性六足机器人结构及稳定性分析

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在一些人类无法到达或可能危及生命安全的场合,如行星表面探测、泥石流、地震、井下塌方事故等,非结构地形、崎岖不平是这些场合的共同特点,轮式和履带式机器人在这些环境中的应用受到限制。六足机器人的结构特点相比于轮式、履带式机器人具有自由度多、越障能力强等优势。大型六足机器人的设计研发可促进国家机器人技术的发展,对于科技与国防具有非常重要的现实意义及研究价值,六足机器人的研究过程可以为实际工程应用带来极具参考性的理论方法及研究结论。本文以吉林省科技发展计划项目:大尺度高适应性仿生六足机器人设计与控制技术研究(项目号:20160204057GX)为研究背景,参考分析国内外现有足式机器人整机构型及步态方案,提出一种可用于实际运输行进的大型六足机器人。该机器人主体结构包含车架及六条机械腿,并搭载柴油发动机作为动力源,整机驱动方式为液压驱动。论文系统介绍了六足机器人构型种类,对不同构型的优缺点进行综合分析,在确定主体构型后,设计出相关结构,包含机械腿、两种车架、足端等,搭配相关选型元件,最终生产加工组装出一台大型六足机器人。以该机器人为实验平台,对机器人进行行走步态及运动学、静力学、稳定性分析。通过理论分析并配合行走实验,该大型六足机器人能够按照预设步态及足端轨迹行进,各结构强度满足行进工况需求,且整机系统较为稳定,故机器人在整机构型、步态设定方面适用性高,稳定性分析结果较为准确。论文提出的六足机器人整体构型及相关分析理论,对今后大型六足机器人的研制有着重要的参考价值,这对于提高大型机器人领域的技术含量,增强竞争力具有关键意义。
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