一种轮腿式越障机器人的研究

王月钦; 谭晓兰; 班翔; 李定宇; 岳诗迪

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2024.01.019

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一种轮腿式越障机器人的研究

开发应用 | 更新时间：2024-12-13

- 一种轮腿式越障机器人的研究
- Research of a Wheel-legged Obstacle Crossing Robot
- 机械传动 2024年48卷第1期页码：128-134
- 作者机构：
  
  北方工业大学机械与材料工程学院，北京 100144
- 作者简介：
  
  王月钦（1998— ），男，河北邯郸人，硕士研究生；主要研究方向为微机电系统技术；1597822493@qq.com。
  谭晓兰（1968— ），女，黑龙江齐齐哈尔人，博士，副教授；研究方向为机械设计、稳健设计理论与方法、微机电系统；tanxiaolan2004@126.com。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(51375017)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2024.01.019
  中图分类号：
- 纸质出版日期：2024-01-15，
  
  收稿日期：2022-10-28，
- 稿件说明：
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王月钦,谭晓兰,班翔等.一种轮腿式越障机器人的研究[J].机械传动,2024,48(01):128-134.

Wang Yueqin,Tan Xiaolan,Ban Xiang,et al.Research of a Wheel-legged Obstacle Crossing Robot[J].Journal of Mechanical Transmission,2024,48(01):128-134.
王月钦,谭晓兰,班翔等.一种轮腿式越障机器人的研究[J].机械传动,2024,48(01):128-134. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2024.01.019.

Wang Yueqin,Tan Xiaolan,Ban Xiang,et al.Research of a Wheel-legged Obstacle Crossing Robot[J].Journal of Mechanical Transmission,2024,48(01):128-134. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2024.01.019.

摘要

针对移动机器人在复杂多变地形环境下实现高机动性、强越障等需求，提出了一种被动变形式的轮腿式越障机器人设计方案。该机器人的变形轮转换过程是由外力操作得到的，因此，不需要任何驱动器，减少了机构的复杂性。在完成机器人整体三维建模的基础上，对变形轮的结构、原理及受力情况进行了分析；以变形过程中的触发转矩和展开前后半径之比为指标进行结构优化；分析机器人变形阶段受力情况，并对机器人平台的相关参数进行调整以实现稳定越障；使用Adams软件对机器人变形、越障过程进行运动学仿真，并制作物理样机对整机结构设计的合理性进行了实验验证。

Abstract

To meet the requirement of mobile robots to achieve high mobility and strong obstacle-crossing in complex and variable environment

a design scheme of passive transformable wheel-legged obstacle-crossing robot is proposed. The transformable wheel conversion process of the robot is obtained by external force operation

so no additional driver is required

which reduces the complexity of the mechanism. Firstly

based on the three-dimensional modeling of the whole robot

the structure

principle and force of the transformable wheel are analyzed

and then the structure optimization is carried out by taking the ratio of the triggering torque during the transformation process and radius before and after unfolding as the index. Afterwards

the force condition during the transformable stage of the robot is analyzed and the relevant parameters of the robot platform are adjusted to achieve stable obstacle crossing. Finally

kinematics simulation of transformation and obstacle-crossing process of the robot is carried out by using the Adams software

physical prototype is made and rationality of the structure design of the whole machine is verified by experiment.

关键词

移动机器人被动变形轮腿越障Adams仿真

Keywords

Mobile robotPassive transformationWheel-legged obstacle crossingAdams simulation

references

HOUGEN D F，BENJAAFAR S，BONNEY J C，et al.A miniature robotic system for reconnaissance and surveillance［C］//Proceedings 2000 ICRA.Millennium Conference.IEEE International Conference on Robotics and Automation.Symposia Proceedings.IEEE，2000，1：501-507.

张楠，牛宝山，牛建业，等.轮足复合式救援机器人机构建模与误差分析［J］.中国科技论文，2018，13（16）：1871-1877.

ZHANG Nan，NIU Baoshan，NIU Jianye，et al.Structural modeling and error analysis of a novel wheel-legged rescue robot［J］.China Sciencepaper，2018，13（16）：1871-1877.

MUNIR P F，NEUMAN C P.Kinematic modeling of wheeled mobile robots［J］.Journal of Robotic Systems，1987，4（2）：281-340.

任子晖，王雨晴，王林.基于WIFI探针的公共安全管理系统设计与研究［J］.数据挖掘，2017，7（3）：77-81.

REN Zihui，WANG Yuqing，WANG Lin.Design and research on the system of public safety management based on WIFI probe［J］.Hans Journal of Data Mining，2017，7（3）：77-81.

QU M K，WANG H B，RONG Y，et al.Design of military wheel-leg hybrid quadruped robot［J］.Acta Armamentarii，2018，39（4）：787-797.

CHEN S C，HUANG K J，CHEN W H，et al.Quattroped：a leg-wheel transformable robot［J］.IEEE/ASME Transactions on Mechatronics，2013，19（2）：730-742.

SARANLI U，BUEHLER M，KODITSCHEK D E，et al.RHex：a simple and highly mobile hexapod robot［J］.The International Journal of Robotics Research，2001，20（7）：616-631.

TAYLOR B K，BALAKIRSKY S，MESSINA E，et al.Modeling，validation and analysis of a whegs robot in the usarsim environment［C］//Unmanned Systems Technology X.SPIE，2008，6962：435-446.

田润，宋轶民，孙涛，等.一种新型轮腿式移动机器人的参数设计与实验研究［J］.机器人，2015，37（5）：538-545.

TIAN Run，SONG Yimin，SUN Tao，et al.Parameter design and experiment of a novel wheel-legged mobile robot［J］.Robot，2015，37（5）：538-545.

BAI L，GUAN J，CHEN X，et al.An optional passive/active transformable wheel-legged mobility concept for search and rescue robots［J］.Robotics and Autonomous Systems，2018，107：145-155.

翟建华，吴福晓，魏晓华，等.可变形轮腿式机器人行走机构设计与研究［J］.机械传动，2021，45（1）：157-161.

ZHAI Jianhua，WU Fuxiao，WEI Xiaohua，et al.Design and study of walking mechanism of deformable wheel-legged robot［J］.Journal of Mechanical Transmission，2021，45（1）：157-161.

魏军英，袁苑，范召舰.变形轮式爬楼越障机器人分析与设计［J］.机械传动，2018，42（5）：96-99.

WEI Junying，YUAN Yuan，FAN Zhaojian.Design and analysis of deformable wheeled climbing obstacle-surmo-unting robot［J］.Journal of Mechanical Transmission，2018，42（5）：96-99.

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