轮腿混合机器人机械腿动力学建模与驱动预估

• 作者: 曲梦可 王洪波 荣誉
• 来源期刊: 兵工学报
• 学科: 工学
• 关键词: 机械学 机器人 轮腿混合 并联机械腿 动力学分析 拉格朗日方程 峰值预估模型
• 年，卷（期）: 2017,（8）
• 页码范围: 1619-1629
• 页数: 11页
• 分类号: TP242.3
• 字数: 9375字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-1093.2017.08.021

摘要

提出了一种可以同时实现迈步行走、有动力轮式机动、无动力轮旱冰式滑行3种运动方式的轮腿混合四足军用机器人,它采用一种基于3-UPS机构的6自由度并联机械腿,对并联机械腿进行了动力学建模与驱动参数峰值预估.通过矢量回路法推导出机械腿的机构传递映射模型,并建立了机构的雅可比矩阵;采用非保守系统的拉格朗日方程建立了机械腿的动力学模型,得到了驱动参数与机械腿的运动函数之间的显式方程.通过机械腿的动力学模型,对6个伺服电机的驱动转速、力矩进行了峰值预估分析,计算出各伺服电机中的最大理论转速为19.7 r/s,最大理论力矩为71 mN·m.通过一个具体的机械腿设计方案和结构参数算例,分析了机器人按照“1-2-34”循环步态迈步行走过程中,其6个伺服电机的瞬时转速、瞬时力矩随时间的变化规律曲线,并计算出此算例的伺服电机最大转速为15.3 r/s,最大力矩为48.1 mN·m,均小于预估模型中的预估理论极限峰值,通过计算得出算例的伺服电机选型预估功率为77 W,算例结果证明了所建立的驱动参数峰值预估模型的合理性.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王洪波	燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室	23	305	9.0	17.0
5	曲梦可	燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室	35	115	5.0	10.0
8	荣誉	河北科技师范学院城市建设学院	32	126	5.0	10.0