吉林大学学报(工学版) ›› 2013, Vol. 43 ›› Issue (05): 1386-1394.doi: 10.7964/jdxbgxb201305038

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具有两种运动模式的球形机器人动力学建模与设计

赵伟, 孙汉旭, 贾庆轩, 张延恒, 于涛   

  1. 北京邮电大学 自动化学院, 北京 100876
  • 收稿日期:2012-09-20 出版日期:2013-09-01 发布日期:2013-09-01
  • 作者简介:赵伟(1983- ),男,博士研究生.研究方向:球形机器人.E-mail:zhaoweihu@163.com
  • 基金资助:

    "863"国家高技术研究发展计划项目(2010AA7090304);国家自然科学基金项目(51175048);教育部科技创新工程重大项目培育资金项目(708011);北京市教育委员会科技发展计划重点项目(KZ200810005002);中央高校基本科研业务费专项资金项目(2011PTB-00-11).

Mechanical analysis and optimal design of a new spherical mobile robot with two moving modes

ZHAO Wei, SUN Han-xu, JIA Qing-xuan, ZHANG Yan-heng, YU Tao   

  1. School of Automation, Beijing University of Posts and Telecommunication, Beijing 100876, China
  • Received:2012-09-20 Online:2013-09-01 Published:2013-09-01

摘要:

针对目前球形机器人爬坡能力不足的问题,提出了一种具有连杆爬坡机构的新型球形机器人设计方案。该球形机器人除了传统的重摆行走方式之外,还可以利用连杆机构爬陡坡。建立了机器人利用连杆机构爬坡的力学模型,并用仿真软件分别进行了新旧球形机器人的爬坡运动仿真,验证了力学模型的正确性。在此基础上,对影响新机构爬坡能力的参数进行分析与优化,以此为理论依据设计制造出了具有两种运动模式的BYQ-X球形机器人样机。并对此样机进行了爬坡运动实验,通过样机实验进一步验证了力学模型的正确性和连杆爬坡机构对增加球形机器人爬坡能力的有效性。

关键词: 自动控制技术, 球形机器人, 爬坡能力, 连杆爬坡机构

Abstract:

To overcome the climbing weakness of traditional spherical robots, a new spherical robot with climbing link mechanism is designed. This new spherical robot can not only walk in the traditional way as an inverted pendulum, but also climb a steep slope with the new climbing link mechanism. The climbing mechanics model of the new spherical robot is created. Then the climbing processes of both traditional spherical robot and the new robot are simulated using simulation software. Simulation result verifies the climbing mechanics model. The parameters which can influence the climbing ability of spherical robot are analyzed and optimized. A prototype of this new spherical robot named BYQ-X is constructed based on the analysis results. The mechanical structure and motion control system are introduced in details. Finally, the accuracy of the mechanics model and the ability of the climb link mechanism are verified by the tests of the prototype.

Key words: automatic control, spherical robot, climbing ability, climb link mechanism

中图分类号: 

  • TP242

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