多模式步滾移動兩足并聯(lián)機構(gòu)的研究.pdf

1、本文提出移動模式與操作模式集成的多模式移動并聯(lián)機構(gòu)的設計理念?；谠撛O計理念，以提高機構(gòu)的承載能力與復雜地形通過能力為目標，定義并提煉出四類移動模式與兩類操作模式，進而形成模式集成方法，構(gòu)建含有U-P-U（萬向鉸-移動副-萬向鉸）支鏈與U-R-U（萬向鉸-轉(zhuǎn)動副-萬向鉸）支鏈的多模式步滾移動兩足并聯(lián)機構(gòu)，并作為典型構(gòu)型進行系統(tǒng)性研究，包括:理論分析、仿真分析、樣機研制與實驗研究。首先將4U平行四邊形機構(gòu)、6U機構(gòu)、3-UPU并聯(lián)機構(gòu)作為

2、研究基礎(chǔ);然后提出多模式步滾移動兩足4-UPU并聯(lián)機構(gòu)，并作為核心研究;最后以具體應用為導向提出兩足步行2-UPU+2-UU并聯(lián)機構(gòu);以拓展操作模式與移動模式為目的提出多模式步滾移動兩足4-URU并聯(lián)機構(gòu)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對三種兩足步行4U平行四邊形機構(gòu)進行比較分析，總結(jié)由運動副配置方法不同帶來的構(gòu)型之間的區(qū)別與聯(lián)系，進而拓展提出一種兩足步行4U平行四邊形構(gòu)型。針對提出的滾動6U并聯(lián)機構(gòu)進行滾動原理分析，采用不同運動

3、副配置方案得到兩種滾動6U并聯(lián)機構(gòu)的拓展構(gòu)型。進一步采用不同運動鏈的配置方案，提出多模式滾動3-UPU并聯(lián)機構(gòu)。結(jié)合自由度與奇異位置分析，研究四種滾動模式具體實現(xiàn)方式與切換方案，并討論由支鏈變化帶來的步長變化對滾動能力的影響。⑵集成移動與操作兩種功能模式提出多模式步滾移動兩足4-UPU并聯(lián)機構(gòu)，并分別研究了三類移動模式與兩類操作模式。在移動模式中討論驅(qū)動方案、模式切換、轉(zhuǎn)向操作、步態(tài)特點等方面。在操作模式中分析姿態(tài)調(diào)整、重心調(diào)整、與地面

4、的貼合等固定式操作模式;同時研究了整體協(xié)同式操作模式對移動模式的輔助功能，如:側(cè)翻自救功能與傾覆復位功能。此外，結(jié)合機構(gòu)特性討論步長與速度之間的關(guān)系，并針對典型障礙，分析了機構(gòu)的越障性能。⑶以承載運輸為主要用途，綜合考慮并聯(lián)機構(gòu)的高剛度和承載能力，以及機構(gòu)對崎嶇路面適應能力的要求，提出具有承載能力的兩足步行2-UPU+2-UU并聯(lián)機構(gòu)。結(jié)合機構(gòu)的運動特性與兩足的承載空間要求，確定兩足結(jié)構(gòu)設計參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系式。研究采用類似爬行步態(tài)條件

5、下驅(qū)動力與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系，并進一步分析得出該機構(gòu)類似爬行的步態(tài)比采用常規(guī)步行的步態(tài)對驅(qū)動力的要求顯著降低。⑷根據(jù)多模式步滾移動兩足4-UPU并聯(lián)機構(gòu)的構(gòu)型特點，總結(jié)構(gòu)型設計需要滿足的條件，采用不同支鏈類型構(gòu)造該類機構(gòu)，并嘗試進一步拓展操作模式與移動模式功能。以多模式步滾移動兩足4-URU并聯(lián)機構(gòu)為例，分析其具有的四足跳躍模式與剪叉升降平臺操作模式。綜合而言，基于提出移動模式與操作模式集成的多模式移動并聯(lián)機構(gòu)的設計理念，進行了系統(tǒng)性研究，