留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

六轮腿式机器人结构设计与运动模式分析

徐坤 郑羿 丁希仑

魏小辉, 宋晓晨, 李利荣, 等 . 起落架缓冲器卡滞动态临界摩擦探究[J]. 北京航空航天大学学报, 2014, 40(6): 732-736. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0418
引用本文: 徐坤, 郑羿, 丁希仑等 . 六轮腿式机器人结构设计与运动模式分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2016, 42(1): 59-71. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0021
Wei Xiaohui, Song Xiaochen, Li Lirong, et al. Dynamic critical friction of landing gear shock absorber binding[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2014, 40(6): 732-736. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0418(in Chinese)
Citation: XU Kun, ZHENG Yi, DING Xilunet al. Structure design and motion mode analysis of a six wheel-legged robot[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2016, 42(1): 59-71. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0021(in Chinese)

六轮腿式机器人结构设计与运动模式分析

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0021
基金项目: 国家杰出青年科学基金(51125020);国家自然科学基金(51305009);机器人技术与系统国家重点实验室开放研究基金;CAST创新基金
详细信息
    作者简介:

    徐坤男,博士,讲师。主要研究方向:仿生机器人、可展机构、机器人控制。Tel.:010-82339055E-mail:xk007@buaa.edu.cn;郑羿男,硕士研究生。主要研究方向:机器人结构设计、运动分析。Tel.:010-82314564E-mail:zyfuture@buaa.edu.cn;丁希仑男,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:空间机器人、仿生机器人、变胞机构。Tel.:010-82338005E-mail:xlding@buaa.edu.cn

    通讯作者:

    徐坤,Tel.:010-82339055E-mail:xk007@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TP242

Structure design and motion mode analysis of a six wheel-legged robot

Funds: National Science Fund for Distinguished Young Scholars(51125020); National Natural Science Foundation of China(51305009); State Key Laboratory of Robotics and System (HIT); CAST Innovation Foundation
  • 摘要: 复合运动模式机器人是移动机器人研究的热点之一。轮腿复合式机器人综合了轮式机器人的快速性和腿式机器人的灵活性,能更好地适应复杂地面环境。设计了一种圆周对称的六轮腿式机器人,其新型的轮腿组合方式使其在不增加多余驱动的基础上,通过改变自身构态实现轮腿运动模式的切换,降低了结构的复杂性,避免了轮子当作足在行走过程中磨损造成的不良影响。给出4种典型"3+3"三角周期步态和不同步态行走过程中的等效机构,建立了单腿正运动学和逆运动学模型,分析了不同步态间切换过程。根据机器人的特殊轮腿结构进行了轮腿运动模式切换规划,并分析了轮式运动和轮行过程中的转向问题,建立了4种轮行转弯运动学模型。通过轮腿式机器人样机试验,验证了其步行运动、轮行运动以及不同运动模式切换的能力。

     

  • [1] 田娜,丁希仑,戴建生.一种新型的变结构轮腿式探测车机构设计与分析[J].机械设计与研究,2004,20(z1):268-270. TIAN N,DING X L,DAI J S.Design and analysis of a novel metamorphic wheel-legged rover mechanism[J].Journal of Machine Design and Research,2004,20(z1):268-270(in Chinese).
    [2] PREUMONT A,ALEXANDRE P,GHUYS D.Gait analysis and implementation of a six leg walking machine[C]//5th International Conference on Advanced Robotics,Robots in Unstructured Environments,IEEE.Piscataway,NJ:IEEE Press,1991:941-945.
    [3] CHU S K K,PANG G K H.Comparison between different model of hexapod robot in fault-tolerant gait[J].IEEE Transactions on Systems,Man,and Cybernetics,2002,32(6):752-756.
    [4] 苏军,陈学东,田文罡.六足步行机器人全方位的步态研究[J].机械与电子,2004(3):48-52. SU J,CHEN X D,TIAN W G.A study of the omnidirectional gait for hexapod walking robot[J].Machinery & Electronics,2004(3):48-52(in Chinese).
    [5] 韩宝玲,王秋丽,罗庆生.六足仿生步行机器人足端工作空间和灵活度研究[J].机械设计与研究,2006,22(4):10-12. HAN B L,WANG Q L,LUO Q S.Mechanical optimization and analyses of hexapod walking bio-robot[J].Machine Design and Research,2006,22(4):10-12(in Chinese).
    [6] 丁希仑,王志英,ROVETTA A.六边形对称分布六腿机器人的典型步态及运动性能分析[J].机器人,2010,32(6):759-765. DING X L,WANG Z Y,ROVETTA A.Typical gaits and motion analysis of a hexagonal symmetrical hexapod robot[J].Robot,2010,32(6):759-765(in Chinese).
    [7] 徐坤,丁希仑,李可佳.圆周对称分布六腿机器人三种典型行走步态步长及稳定性分析[J].机器人,2012,34(2):231-241. XU K,DING X L,LI K J.Stride size and stability analysis of a radially symmetrical hexapod robot in three typical gaits[J].Robot,2012,34(2):231-241(in Chinese).
    [8] SHNRO N,EIJI N,TAKAYUKI T.Motion control technique for practical use of a leg-wheel robot on unknown outdoor rough terrains[C]//Proceedings of 2004 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems,IEEE.Piscataway,NJ:IEEE Press,2004:1353-1358.
    [9] YLONEN S J,HALME A J.Workpartner-Centaur like service robot[C]//Proceedings of the 2002 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems,IEEE.Piscataway,NJ:IEEE Press,2002:727-732.
    [10] WILCOX B H.ATHLETE:An option for mobile lunar landers[C]//2008 IEEE Aerospace Conference,IEEE.Piscataway,NJ:IEEE Press,2008:1-8.
    [11] WANG P F,HUANG B,SUN L N.Walking research on multi motion mode quadruped bionic robot based on moving ZMP[C]//IEEE International Conference on Mechatronics and Automation,IEEE.Piscataway,NJ:IEEE Press,2005:1935-1940.
    [12] 丁希仑,徐坤.一种新型变结构轮腿式机器人的设计与分析[J].中南大学学报,2009,40(S1):91-101. DING X L,XU K.Design and analysis of a novel metamorphic wheel-legged rover mechanism[J].Journal of Central South University,2009,40(S1):91-101(in Chinese).
    [13] JACOBSEN S,SMITH F M,OLIVIER M,et al.Reconfigurable articulated leg and wheel:US7017687B1[P].2006-03-28.
    [14] ROHMER E,REINA G,YOSHIDA K.Dynamic simulation-based action planner for a reconfigurable hybrid legwheel planetary exploration rover[J].Advanced Robotics,2010,24(8-9):1219-1238.
    [15] CRUSE H.What mechanisms coordinate leg movement in walking arthropods [J].Trends in Neurosciences,1990,13(1):15-21.
    [16] CRUSE H,WEHNER R.No need for a cognitive map:Decentralized memory for insect navigation[J].PLoS Computational Biology,2011,7(3):1-10.
    [17] BENDER J A,SIMPSON E M,TIETZ B R,et al.Kinematic and behavioral evidence for a distinction between trotting and ambling gaits in the cockroach Blaberus discoidalis[J].The Journal of Experimental Biology,2011,214(12):2057-2064.
  • 期刊类型引用(17)

    1. 王金硕,何冉,刘海平. 高超滑翔飞行器对地侦察轨迹的分段优化策略. 战术导弹技术. 2025(01): 113-125+135 . 百度学术
    2. 汪馨茹,苏子康,荆献勇,曾靖轩,黄宇. 基于未知坡度倾斜跑道地形融合的无人机定点着陆轨迹优化. 战术导弹技术. 2024(06): 94-106 . 百度学术
    3. 熊文祥,陈倩,汪守利,杨贵玉,杨钊. 基于二阶锥规划的飞行器滑翔段轨迹优化. 导航与控制. 2024(Z1): 129-136 . 百度学术
    4. 徐慧,蔡光斌,崔亚龙,侯明哲,姚二亮. 高超声速滑翔飞行器再入轨迹优化. 哈尔滨工业大学学报. 2023(04): 44-55 . 百度学术
    5. 邵雷,李明杰,赵锦. 基于局部模型的再入滑翔类飞行器轨迹在线调整算法设计. 空军工程大学学报. 2023(03): 64-72 . 百度学术
    6. 王帅,杨冬,陈贵亮,唐润智. 基于自适应radau伪谱法的机械手轨迹规划方法研究. 制造业自动化. 2022(03): 103-108+117 . 百度学术
    7. 周池军,邵雷,骆长鑫,李明杰,雷虎民. 高动态目标拦截弹制导与控制前沿技术展望. 空天技术. 2022(02): 61-74 . 百度学术
    8. 吕名添,周祥,张洪波. 基于解析初值的滑翔飞行器轨迹快速规划方法. 宇航总体技术. 2022(04): 35-40 . 百度学术
    9. 张伟,陈国明,黄威,薛辉辉. 空投变掠翼滑翔炸弹轨迹优化. 飞行力学. 2022(06): 39-43 . 百度学术
    10. 宋少倩,陈永信,任鹏飞,周文勇,李伟喆. 面向航程能力的固体火箭发动机方案设计优化. 哈尔滨工业大学学报. 2022(12): 27-37 . 百度学术
    11. 王培臣,张睿轩,闫循良. 不确定条件下高超声速俯冲弹道鲁棒优化. 飞控与探测. 2022(06): 61-68 . 百度学术
    12. 刘平,刘航,仇国庆,刘兴高. 热率约束下高超声速飞行器Gauss时间网格参数化轨迹规划. 控制理论与应用. 2022(12): 2283-2292 . 百度学术
    13. 贾高伟,王建峰. 无人机集群任务规划方法研究综述. 系统工程与电子技术. 2021(01): 99-111 . 百度学术
    14. 颜楚雄,王蕴宝,秦绪国,童轶男,宋加洪. 最小动压约束下的全程轨迹优化设计方法. 导弹与航天运载技术. 2021(01): 86-90 . 百度学术
    15. 任鹏飞,王洪波,周国峰,王亮,蔡强,韩英宏,余家泉,袁亚. 临近空间固体动力飞行器发动机与轨迹一体化设计优化. 推进技术. 2021(09): 1936-1947 . 百度学术
    16. 陈永信. 滑翔飞行器气动外形与轨迹一体化设计优化. 空天防御. 2021(03): 76-84 . 百度学术
    17. 崔乃刚,郭冬子,李坤原,韦常柱. 飞行器轨迹优化数值解法综述. 战术导弹技术. 2020(05): 37-51+75+5 . 百度学术

    其他类型引用(14)

  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  1794
  • HTML全文浏览量:  201
  • PDF下载量:  805
  • 被引次数: 31
出版历程
  • 收稿日期:  2015-01-11
  • 网络出版日期:  2016-01-20

目录

    /

    返回文章
    返回
    常见问答