变拓扑机械腿的运动解耦性设计及运动学分析
程月琳1
李瑞琴1
郭文孝2
李航1
潘武星1
1.中北大学 机械工程学院,太原 0300512.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司,太原 030006;中北大学 仪器与电子学院,太原 030051
摘要：[目的]为提高轮腿式移动机器人的地形适应能力,简化驱动与轮腿模式切换的控制,提出一种零耦合度且部分运动解耦的并联式变拓扑机械腿.[方法]首先,基于变拓扑机构的结构组成原理,设计了一种变拓扑运动副;其次,基于方位特征(Position and Orientation Characteristics,POC)集的拓扑设计理论,设计并分析了变拓扑机械腿;再次,基于拓扑特征运动学方法,求解出机械腿的符号式位置正解与逆解,并对机械腿的工作空间与奇异性进行分析;最后,由变拓扑机械腿构造了四足机器人,在陡坡和沟壑地形下进行了步态规划并测试其越障能力.[结果]变拓扑机械腿具有轮腿两种运动模式,在腿模式下的POC集为2R1T,在轮模式下的POC集为3T1R;基于变拓扑运动副实现的运动模式切换可使模式切换所需时间短、控制简单;越障测试表明,变拓扑机械腿对于陡坡和沟壑等复杂地形具有较强的通过能力.
关键词：机械腿POC集变拓扑运动解耦奇异位形
分类号：TH112(机械学（机械设计基础理论）)
资助基金：中央引导地方科技发展资金项目(YDZJSX2024D079)山西省研究生实践创新项目(2024SJ255)
论文发表日期：2025-11-15
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( 70-79 )
英文信息