一种越障机器人的变径轮设计与攀爬性能研究
罗继曼
宋玉成
宋益德
李臻志
宋方
沈阳建筑大学 机械工程学院,沈阳 110168
摘要：[目的]为了进一步提高轮式移动机器人的越障性能,设计了一种行星轮式变径轮越障机器人.[方法]首先,变径轮传动方式选用双自由度行星轮机构,基于Adams仿真软件对单式及复式结构进行机器人质心波动性对比,确定变径轮的实施方案,构建了机器人三维模型;其次,对变径轮机构的轮瓣转角及变径比进行理论分析,通过运动学建模对机器人转弯半径及位姿方程进行求解,并基于稳定锥模型对机器人攀爬稳定性进行了研究;再次,通过SolidWorks与Adams软件对虚拟机器人进行联合仿真,对攀爬台阶能力,诸如台阶高度与长度、变径轮所需转矩等进行了仿真与验证;最后,搭建机器人实体样机模型,开展了机器人攀爬性能及差速转弯的试验验证.[结果]变径轮最终选用复式六轮瓣结构方案,变径比为1.6;变径轮半径随轮瓣转角变大而增大;机器人在转弯过程中的位姿与机器人左、右两侧变径轮角速度及机器人宽度有关,在攀爬台阶过程中不会倾翻;通过仿真获得了变径轮爬台阶的极限高度和最大力矩.试验结果表明,机器人可以成功攀爬连续台阶,具有相应的越障以及差速转弯能力,验证了越障机器人设计方案的可行性.
关键词：越障机器人变径轮联合仿真攀爬性能差速转弯
分类号：TH122(机械设计、计算与制图)
资助基金：国家自然科学基金(62003226)
论文发表日期：2025-08-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 12-21 )
英文信息