【摘 要】
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可重构式机器人是根据外界环境的变化而实施重构来完成复杂工作任务的。目前国内外已提出的重构机器人大部分是通过群体的构型变化来实现特定功能,其单元模块不能独立作业或
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可重构式机器人是根据外界环境的变化而实施重构来完成复杂工作任务的。目前国内外已提出的重构机器人大部分是通过群体的构型变化来实现特定功能,其单元模块不能独立作业或作业能力有限。论文在浙江省教育厅重点项目“可重构式轮臂移动机器人的设计与实验研究”资助下,研究可重构式轮臂移动机器人虚拟样机,完成了可重构式轮臂移动机器人的结构设计、运动学与动力学建模与仿真分析,对可重构式机器人系统的研究具有较大参考价值在可重构式轮臂移动机器人本体结构设计方面,通过拓扑分析和构型综合,提出具有径向可伸缩车轮机构、四自由度机械臂等特征可重构式轮臂移动机器人的设计方案,完成单体构型与重构构型的综合设计,确定可重构式轮臂移动机器人的技术性能参数,建立虚拟样机仿真模型。在运动学建模与仿真分析方面,通过对可重构式轮臂移动机器人的正逆运动学分析,建立了D-H坐标变换的正运动学模型,解得末状态条件下的逆解;分析可重构式轮臂移动机器人的雅可比变换,并举出两种方法的求解;利用ADAMS分别建立了机器人单体和两单体重构仿真模型,给出了机器人的转弯、越障、爬坡运动仿真;并分析运动过程中机器人行驶平顺性,得到主车体质心的变化、越障及爬坡路况下主车体的俯仰角、偏航角的变化曲线。在动力学建模与仿真分析方面,针对可重构式轮臂移动机器人运动环境,建立了轮地接触力学模型;利用多体系统动力学理论,建立了机械臂动力学模型;利用ADAMS软件对模型进行求解,获得机器人各部件的动力学参数曲线,即主车体的位移、速度及加速度曲线;主动轮、辅助轮的位移、速度、加速度、角速度和角加速度曲线;主车体动能、动量与相对主车体质心的动量矩曲线,为后续可重构式轮臂移动机器人的控制提供依据。
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