一種輪腿式移動機器人的設計與實現(xiàn).pdf

1、輪腿式移動機器人結合了輪式機器人在平坦路面運動靈活高效的特點和腿式機器人越障能力強的特點，可廣泛應用于室內外復雜環(huán)境中，執(zhí)行偵察、探測、信息采集等任務。本文設計并實現(xiàn)了一種輪腿式移動機器人，對其進行了建模、仿真、理論分析、控制系統(tǒng)設計和實驗研究。
　　首先，對機器人進行機構設計和運動機理分析，機器人由前輪腿模塊、后輪腿模塊和軀干模塊三部分組成，具有上下左右對稱和主動柔性軀干的特點。對機器人腿式步行運動以及越障能力進行了分析，初步得

2、到機器人步長理論值為28.7cm，翻越障礙物的最大高度為13.2cm。
　　其次，設計了機器人的控制系統(tǒng)，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。此外，針對輪腿式移動機器人的應用特點，設計了兩種控制接口?；贙inect的體感控制接口，設計了十一種控制姿勢，并提出了一種人體姿勢識別算法，將控制姿勢轉換成機器人相應的運動控制命令，實現(xiàn)了對機器人的運動控制。基于Android平臺開發(fā)了機器人的軟件控制界面，通過WiFi實現(xiàn)了機器人控制命令的發(fā)送和攝像

3、頭視頻數(shù)據(jù)的采集。
　　最后，對機器人的基本運動性能和兩種控制接口的實際效果進行了實驗測試。采用基于Android平臺的控制接口對機器人的基本運動進行了控制實驗。機器人的基本運動實驗包括輪式和腿式直線運動實驗，輪式和腿式轉彎運動實驗，以及越障實驗。(1)直線運動實驗結果表明輪式直線運動最大速度為28.7cm/s，三秒運動距離為86.3cm時，平均偏移距離約為2.7cm;腿式直線運動的平均步長為27.1cm，三個步態(tài)周期的運動距離為

4、81.3cm時，平均偏移距離為3.0cm。(2)輪式和腿式轉彎運動實驗結果表明，在相同時間內輪式和腿式轉彎的角度隨著中間軀干關節(jié)在水平面內的旋轉角度的增大而增大，轉彎半徑隨著軀干旋轉角度的增大而減小，主動柔性軀干關節(jié)有效提高了機器人輪式和腿式轉彎的靈活性。(3)機器人越障實驗結果表明，該機器人可以翻越障礙物的最大高度為10cm。另外，當機器人出現(xiàn)傾覆時可通過改變運動步態(tài)實現(xiàn)繼續(xù)運動，驗證了該機器人機構對稱設計的優(yōu)越性和機器人較強的環(huán)境適