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D-11 越障机器人

指导教师:王冬梅 项目成员:刘贤帅,谢豪辉,夏诗晴,张智然,侯帅

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项目简介

项目概述

目前,机器人技术集成了先进材料、结构设计、加工制造、自动控制等多种复杂学科,结合了多学科先进成果的机器人技术成为最具革命性的技术领域之一,机器人的研究和制造能力也成为了衡量国家和地区科技水平的重要标志。

移动机器人作为机器人研究领域的重要方向,可以代替人类执行灾后搜救和军事侦察等特殊任务 ,特别是在危险复杂的工作环境中展现出极大的优势,在抢险救灾、军事侦察攻击、航天航空探索、水下地下管道检测及民生 服务等未知结构环境中具有广阔的应用前景。

其中,以传统轮式运动的移动机器人采用传统车轮作为移动构件,依靠车轮的定轴旋转滚动实现 机器人本体的各向运动。因此,轮式机器人具有结构简单、控制方便和高机动性的特点,但由于其轮毂结构的约束限制,导致轮式机器人不具备较高的越障性能,对地形的适应性较差,常常应用于较为平坦的地形环境;类腿式移动机器人则是使用类似腿部的机械结构作为移动构件,依靠类腿式机械结构的末端与地面依次碰撞接触行进。但是,类腿结构自由度多并且结构较为复杂,使得机器人存在控制复杂和耗能较大等问题。

如果根据工作的区域来分析移动机器人的运动,那么移动机器人需要具备长时间的高速 行进能力和跨越一定高度障碍物的能力,同时还需要具备攀爬楼梯的功能。综合两者优缺点,研究人员研制出了一种可变式的轮腿式移动陆地机器人。

该种机器人具有可变形的轮腿机构,当机器人在平地上行进时,可变形机构不被触发,使用轮式模式;当机器人在不平整的地面上行进时,可变形轮腿机构触发,实现轮式模式到 腿式模式的转换,能够跨越较大的障碍物。这种机器人在平地上速度快,在不平坦的地面上也能高效的越障爬行,对这类机器人的研究在过去几十年里蓬勃发展。


项目目标

(1)越障性能。机器人能够爬越台阶等障碍,能够在坡道上平稳行驶,适应不同地形变化,确保在复杂环境下的顺利行进。

(2)减震性能。机器人在通过凹凸不平的路面时依然可以保持相对平稳地行进。

(3)续航能力:机器人电池系统支持长时间工作,续航时间不低于2小时,能够满足连续巡检任务的需求。


项目成果

电机舵机双层控制,电机控制腿部运动速度,为腿部行动提供动力,舵机控制腿部关节,使腿部运动与上下坡地面紧密接触。

双边动力机构,同时保证平衡和动力。

转向节节省内部空间,缩小机器人尺寸。


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