四摆臂-六履带机器人单侧台阶障碍越障仿真与试验

• 作者: 杨林 王川伟 田海波 薛旭升 马宏伟 马琨
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 机器人 运动学 试验 越障 单侧台阶障碍 姿态控制
• 年，卷（期）: 2018,（10）
• 所属期刊栏目: 农业装备工程与机械化
• 页码范围: 46-53
• 页数: 8页
• 分类号: TP242
• 字数: 4632字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2018.10.005

摘要

为了实现机器人代替人类在农业环境下作业,减轻人类的劳作负担,该文设计了一种四摆臂-六履带机器人(4SA-6TR),机器人采用套筒轴传动形式,其摆臂旋转运动与履带轮旋转运动相互独立,可实现多姿态变化,适应野外复杂地形.为掌握机器人的越障稳定性,建立了4SA-6TR机器人运动学关系矩阵方程,并借助重心定理对机器人运动姿态进行分析,得到机器人在全局坐标系下的重心坐标方程,并利用重心投影法判断机器人越障的稳定性.为实现机器人稳定越障,研究SA-6TR机器人单侧障碍地形的越障机理,建立机器人摆臂旋转角度与机器人横滚角度关系的数学模型;对数学模型进行推导,得到机器人在攀越单侧台阶平稳越障时机器人摆臂旋转角度α与台阶高度 H 的关系式.通过Soliworks三维设计软件及Adams仿真软件建立4SA-6TR机器人虚拟样机模型及仿真环境,完成单侧双重障碍地形越障仿真试验.通过室内测试试验,完成150 mm高的障碍测试,测试发现机器人的俯仰角度偏差较大,最大偏差2.4°,但最终俯仰角度稳定在0.1°左右;横滚角度偏差较小,最终横滚角度稳定在0.3°左右,达到了机器人平稳越障的控制目的,并验证机了器人摆臂角度控制策略的正确性及可行性.本文推导的单侧障碍越障姿态调整控制方案可为4SA-6TR机器人自主越障提供理论依据.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	马宏伟	西安科技大学机械工程学院	171	1433	18.0	32.0
2	田海波	西安科技大学机械工程学院	27	218	6.0	14.0
3	马琨	西安科技大学机械工程学院	11	39	4.0	6.0
4	王川伟	西安科技大学机械工程学院	16	54	4.0	7.0
5	杨林	西安科技大学机械工程学院	9	20	3.0	4.0
6	薛旭升	西安科技大学机械工程学院	9	27	2.0	5.0