機(jī)器人弧形腿與松軟地面相互作用研究.pdf

1、隨著地面力學(xué)研究水平的提高和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，以及任務(wù)的多樣化，設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的機(jī)器人成為近些年來(lái)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)硬地面和流體環(huán)境中運(yùn)動(dòng)原則的探索和理解已經(jīng)達(dá)到了很高的程度，然而，分析機(jī)器人在松軟介質(zhì)環(huán)境（如沙漠，海灘，沼澤等）中的運(yùn)動(dòng)仍然非常困難。松軟地面作為一種典型的復(fù)雜環(huán)境，會(huì)極大降低傳統(tǒng)的輪式或履帶式機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性和通過(guò)性，對(duì)機(jī)器人的性能構(gòu)成極大的挑戰(zhàn)。移動(dòng)機(jī)構(gòu)和松軟介質(zhì)之間的相互作用主要取決于移動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，介質(zhì)本

2、身的性質(zhì)，以及控制策略等。這種相互作用對(duì)機(jī)器人的移動(dòng)性能起到非常重要的作用。
　　 本文主要通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法分析機(jī)器人腿部與松軟介質(zhì)（干沙，濕沙和泥）相互作用過(guò)程。本文利用這種方法，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)相互作用過(guò)程中作用在腿部的力和轉(zhuǎn)矩的預(yù)測(cè)，揭示了一種新型的半橢圓腿式推進(jìn)機(jī)構(gòu)在松軟介質(zhì)環(huán)境中的推進(jìn)優(yōu)勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索了角速度和腿部曲線形狀對(duì)推進(jìn)性能的影響，這些工作可以被用來(lái)指導(dǎo)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和控制策略的選擇。<

3、br>　　 該方法綜合了改進(jìn)的RFT模型和拖桿實(shí)驗(yàn)，可以被用來(lái)預(yù)測(cè)穿透松軟介質(zhì)時(shí)移動(dòng)機(jī)構(gòu)受到的反作用和評(píng)估機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。
　　 已有的RFT只適用同一平面內(nèi)的低速運(yùn)動(dòng)，針對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)和松軟介質(zhì)相互作用過(guò)程中各個(gè)微元深度和速度的變化，本文對(duì)其進(jìn)行了如下改進(jìn):加入描述速度方向和大小影響變量，既簡(jiǎn)化了模型又考慮到了由微元速度大小不同帶來(lái)的影響;加入了描述深度影響的變量，以此來(lái)描述RFT微元的受力隨深度的變化關(guān)系。
　　 同