金属矿山井下采场六足机器人运动分析及步态规划

作     者：张旭飞 王运森 孟祥凯 王瑜 周红 李元辉 ZHANG Xufei;WANG Yunsen;MENG Xiangkai;WANG Yu;ZHOU Hong;LI Yuanhui

作者机构：山东黄金矿业(莱州)有限公司焦家金矿山东莱州261441 深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819 

出 版 物：《金属矿山》 (Metal Mine)

年 卷 期：2024年第4期

页      面：193-201页

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：“十四五”国家重点研发计划项目(编号:2021YFC3001304)。 

主　　题：足式机器人 六足机器人 步态规划 采矿机器人 足端轨迹 

摘      要：六足机器人因其结构特殊带来的良好越障能力成为仿生机器人研究的热点,然而,金属矿山井下采场矿石堆积、崎岖不平的特点,给这类机器人的行走稳定性、越障性带来更多的挑战。因此,为使六足机器人在井下具有更好的通过性,对其运动能力和步态规划进行了相关研究。首先仿照自然界六足生物,设计六足机器人结构,对其腿部进行运动学分析;然后规划了用于采场的直行步态,结合采场路面环境设计了一种直线—摆线复合轨迹提升越障性,同时分析了机器人爬坡稳定性,对爬坡步态进行了优选;最后对规划步态进行仿真和现场模拟试验。仿真和试验结果表明,所规划的足端轨迹能跨越抬腿高度85%的障碍物,并且对矿石堆积形成的采场路面有更好的避障能力;三角步态爬坡时在坡底和坡顶过渡阶段容易打滑,而横向步态可以实现平滑的过渡,爬坡性能更佳。