發(fā)布時間：2018-06-05 04:04

  本文選題：構(gòu)型重組 + 四桿運動單元��； 參考：《山東科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)備受關(guān)注,機(jī)器人的移動性能要求也越來越高,能夠自主越障的移動機(jī)器人成為研究的熱點。然而,目前的移動越障機(jī)器人難以跨越臺階尺寸不同的樓梯障礙。因此,本文提出一種基于多組連桿機(jī)構(gòu)的能夠跨越多種尺寸樓梯障礙的輪式越障機(jī)器人。本文在查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,深入分析對比現(xiàn)有的中小型移動越障機(jī)器人移動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成以及越障特點,提出利用機(jī)構(gòu)基本運動單元重組構(gòu)型的方法,構(gòu)造移動懸架機(jī)構(gòu),綜合考慮樓梯地形的特點和輪式移動機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢,設(shè)計了一種被動式可攀爬樓梯的輪式越障機(jī)器人。本文以可攀爬樓梯的越障機(jī)器人為研究對象,利用機(jī)構(gòu)分析解析法建立四桿運動單元的末端軌跡方程,運用單變量設(shè)計研究的方法研究其軌跡。建立機(jī)器人虛擬樣機(jī)模型,將機(jī)器人爬樓過程在SolidWorks軟件Motion插件中進(jìn)行運動學(xué)仿真,分析機(jī)器人樓梯通過性的幾何約束條件,并以平順性和低能耗為優(yōu)化目標(biāo),利用ADAMS軟件對機(jī)器人進(jìn)行多目標(biāo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,確定四桿運動單元越障的最優(yōu)桿長組合和安裝尺寸。建立越障機(jī)器人平坦地面差速轉(zhuǎn)向運動學(xué)和三維空間姿態(tài)運動學(xué)模型,為機(jī)器人運動軌跡跟蹤控制、空間定位和合理路徑規(guī)劃提供依據(jù);對越障機(jī)器人的爬樓過程進(jìn)行動力學(xué)建模分析,結(jié)合動力學(xué)仿真,分析機(jī)器人樓梯越障的影響因素。分析越障機(jī)器人的運動性能,如凸起輪廓通過性、斜坡靜態(tài)穩(wěn)定性、溝壕跨越能力,綜合評價機(jī)器人的越障能力。裝配被動式可攀爬樓梯的輪式越障機(jī)器人的樣機(jī)模型,通過復(fù)雜地形的試驗,驗證了本文提出的越障機(jī)器人具備良好的移動越障性能。本文研究的爬樓越障機(jī)器人為提高移動機(jī)器人的攀爬與越障能力提供了一種新的研究思路與方法,具有較好的理論意義與實際應(yīng)用價值。
[Abstract]:At present, the robot technology is paid more attention to, and the requirement of robot mobile performance is more and more high. The mobile robot which can overcome the obstacle on its own has become the hot spot of the research. However, it is difficult for the mobile obstacle robot to cross the stair obstacle with different step size. Therefore, this paper presents a wheeled obstacle robot based on multi-group linkage mechanism which can cross various stair obstacles. On the basis of literature review, this paper deeply analyzes and compares the structure and characteristics of the mobile system of small and medium sized mobile obstacle crossing robot, and puts forward a method of reconstructing the mobile suspension mechanism by using the basic kinematic unit of the mechanism. Considering the characteristics of stair terrain and the advantages of wheeled moving mechanism, a passive wheeled robot for climbing stairs is designed. In this paper, a climbing stair climbing robot is used as the research object. The end trajectory equation of the four-bar motion unit is established by using the mechanism analysis and analytical method, and the trajectory is studied by the single variable design method. The robot virtual prototype model is established, and the robot climbing process is simulated in the SolidWorks software Motion plug-in. The geometric constraints of the robot staircase passing are analyzed, and the optimization targets are ride comfort and low energy consumption. The ADAMS software is used to optimize the multi-objective structure of the robot and to determine the optimal combination of rod length and installation size of the four-bar motion unit. The kinematics model of differential steering on flat ground and three dimensional attitude kinematics model of obstacle crossing robot are established, which can provide the basis for tracking control, space location and reasonable path planning of robot. The dynamic modeling and analysis of the climbing process of obstacle crossing robot are carried out, and the influence factors of robot staircase obstacle surmounting are analyzed with dynamic simulation. The kinematic performance of obstacle crossing robot is analyzed, such as protruding contour, slope static stability, ditch and trench crossing ability, and synthetically evaluating the robot's obstacle surmounting ability. The prototype model of wheeled obstacle robot equipped with passive climbing stairs is verified by experiments of complex terrain. The proposed robot has a good performance of moving obstacle. The building climbing obstacle robot studied in this paper provides a new research idea and method for improving the climbing and surmounting ability of mobile robot, which has good theoretical significance and practical application value.
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 付夢家;游曉明;;多機(jī)器人系統(tǒng)及其路徑規(guī)劃方法綜述[J];軟件導(dǎo)刊;2017年01期

2 吳曉慧;;輪椅設(shè)計的分析和無障礙設(shè)計研究[J];工業(yè)設(shè)計;2016年06期

3 楊萍;王彥云;;階梯攀爬機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計與動力學(xué)分析[J];機(jī)械設(shè)計與研究;2016年02期

4 黃心漢;;智能機(jī)器人:21世紀(jì)科技皇冠上的璀璨明珠[J];科技導(dǎo)報;2015年21期

5 張良安;馬寅東;單家正;解安東;;4自由度含局部閉鏈?zhǔn)酱a垛機(jī)器人動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報;2013年11期

6 李姣;雷竹峰;;現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)研究綜述[J];機(jī)械管理開發(fā);2011年06期

7 楊作萬;魏興春;張麗瓊;;虛擬樣機(jī)技術(shù)概述[J];新技術(shù)新工藝;2011年04期

8 丁希侖;王志英;Alberto ROVETTA;;六邊形對稱分布六腿機(jī)器人的典型步態(tài)及其運動性能分析[J];機(jī)器人;2010年06期

9 田海波;方宗德;古玉鋒;;輪腿式機(jī)器人越障動力學(xué)建模與影響因素分析[J];機(jī)器人;2010年03期

10 常勇;馬書根;王洪光;談大龍;宋小康;;輪式移動機(jī)器人運動學(xué)建模方法[J];機(jī)械工程學(xué)報;2010年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 宋興國;輪式機(jī)器人的移動系統(tǒng)建模及基于模型學(xué)習(xí)的跟蹤控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 楊飛;輪式星球漫游車移動機(jī)構(gòu)折展構(gòu)型綜合與分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

3 孫亮波;基于桿組法的機(jī)構(gòu)型綜合與運動學(xué)分析系統(tǒng)研究[D];武漢科技大學(xué);2012年

4 丁亮;月/星球車輪地作用地面力學(xué)模型及其應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 徐賀;可重構(gòu)多機(jī)動模式移動機(jī)器人及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

6 程剛;非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中移動機(jī)器人系統(tǒng)越障運動機(jī)理的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 關(guān)似玉;六輪全地形移動機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計及樣機(jī)研制[D];北京石油化工學(xué)院;2016年

2 胡杰;基于齒輪齒條翻轉(zhuǎn)爬升機(jī)構(gòu)的爬樓梯輪椅的研究與設(shè)計[D];長春工業(yè)大學(xué);2016年

3 賈永祥;新型輪—履復(fù)合式爬樓梯輪椅設(shè)計與實現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2016年

4 呂洪森;搖臂式懸架月球車平順性優(yōu)化分析[D];大連理工大學(xué);2015年

5 金波;小型移動機(jī)器人的機(jī)動性與運動控制[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

6 李惠;可重構(gòu)八足輪腿式爬樓梯輪椅機(jī)構(gòu)設(shè)計及運動分析[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

7 方珂匯;四足機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計[D];杭州電子科技大學(xué);2015年

8 李照剛;可展輪式移動機(jī)器人分析與運動控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

9 武可艷;爬樓越障機(jī)器人機(jī)構(gòu)分析與綜合研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2013年

10 鞏喜然;爬樓梯載人輪椅機(jī)器人技術(shù)研究[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

，

本文編號：1980414