论文部分内容阅读
伴随着国内外足式机器人领域的快速发展,其中性能较为突出包括美国波士顿动力公司研制的BigDog和NASA研制的ATHLETE全地形六足探测器以及日本东京工业大学的广濑茂男研制的TITAN系列足式机器人等,足式机器人面向的环境也越来越广,其中主要包括山地环境。由于足式机器人的离散的运动方式,使得其在山地环境下拥有比轮式以及履带式机器人更大的运动优势,但是目前阻碍足式机器人爬大角度斜坡的主要问题是机器人足的附着性能不够理想,导致机器人在爬大角度斜坡时发生打滑现象而不能在斜坡上稳定附着。因此,机器人足-地附着特性的研究关键而且迫切,本文主要从机器人足-地相互作用附着模型,机器人足-地附着特性试验平台的设计与调试以及机器人足-地附着特性试验三部分来对机器人足的附着性能与足的结构间的关系进行剖析。本文首先研究了机器人足-地相互作用附着模型,对土壤的基本力学特性进行介绍,提出了机器人足-地等效附着系数的概念,建立了机器人足-地相互作用附着模型,在此基础上进行土壤参数的测定,将试验测定的土壤内聚力c和内摩擦角作为参数输入到模型中,分析计算几种典型足底的等效附着系数,包括平板足、钉子足、单挡板足以及经过对机器人足-地等效附着系数进行优化分析后得到的多挡板足和十字格足。然后以机器人足-地相互作用附着模型以及分析的几种典型的足底为基础,进行机器人足-地附着特性试验平台的设计,搭建与调试,主要包括机器人足以及试验平台的结构设计与分析。在机器人足-地附着特性试验平台设计与搭建完成后,对平板足,钉子足,单挡板足,多挡板足以及十字格足分别进行不同载荷下的极限附着角度试验,不同载荷下的附着力试验,不同足端触地角度下的极限附着角度试验。通过试验分析出不同类型的足的附着性能。通过本课题的工作,建立了机器人足-地相互作用附着模型,在此基础上,设计了机器人足以及搭建了机器人足-地附着性能试验平台,对所设计的5种足进行附着性能试验,并对其附着性能作出分析。