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一种小型履带机器人结构设计与实现

机电一体化 2007年第4期13卷 70-72页

作者：郑超赵言正付庄上海交通大学机器人研究所上海200240

设计了一种小型关节式履带机器人,其主要特点是结构紧凑、体积小、重量轻,便于携带。介绍了主要功能指标,并详细分析了其机械结构。实验证明了其有较强的越障能力和环境适应能力。

关键词：履带机器人运载平台结构设计

基于Simulink的履带机器人路径追踪仿真

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机械研究与应用 2017年第6期30卷 77-78,81页

作者：马广志吴伟党国栋西安石油大学陕西西安710065

针对履带式移动机器人在其复杂工作环境下,履带发生纵向滑移导致行走路径难以跟踪控制的问题,采用纯追踪算法,在Matlab/Simulink软件中建立了履带机器人的运动学模型和跟踪控制系统模型并进行仿真。仿真结果表明,履带机器人位姿误差满... 详细信息

针对履带式移动机器人在其复杂工作环境下,履带发生纵向滑移导致行走路径难以跟踪控制的问题,采用纯追踪算法,在Matlab/Simulink软件中建立了履带机器人的运动学模型和跟踪控制系统模型并进行仿真。仿真结果表明,履带机器人位姿误差满足需求精度,轨迹跟踪效果良好,系统具有稳定性。

关键词：履带机器人 Matlab仿真纯追踪法轨迹控制

基于DDPG的履带机器人自适应反步轨迹跟踪控制

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基于DDPG的履带机器人自适应反步轨迹跟踪控制

第35届中国过程控制会议

作者：林奇隆赵东亚王新栋中国石油大学(华东)石大山能新能源学院

履带机器人因其具备替代人工进行危险作业的能力,已成为储油罐底板检测的一个重要手段,然而储罐内繁多且不规则的内构件、不可视环境给机器人的运行带来了挑战,为保证履带机器人在复杂储罐环境下的稳定行驶,提出一种基于深度确定性策略... 详细信息

履带机器人因其具备替代人工进行危险作业的能力,已成为储油罐底板检测的一个重要手段,然而储罐内繁多且不规则的内构件、不可视环境给机器人的运行带来了挑战,为保证履带机器人在复杂储罐环境下的稳定行驶,提出一种基于深度确定性策略梯度算法(DDPG)的自适应反步控制方法。首先,根据运动学分析,建立履带机器人的运动学模型,进而得到履带机器人的位姿误差微分方程。随后,通过分析位姿误差微分方程,结合反步控制理论设计履带机器人的轨迹跟踪控制器。最后,基于DDPG算法的学习能力进行控制器参数的自适应调节。仿真结果表明,该控制方法能够使履带机器人快速、准确的跟踪期望轨迹,并且能够使位姿误差快速收敛。

关键词：履带机器人轨迹跟踪反步控制器深度确定性策略梯度

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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四连杆变形履带式机器人的越障性能分析

机械设计与研究 2009年第6期25卷 36-39页

作者：赵希庆尚建忠罗自荣谢惠祥国防科技大学机电工程与自动化学院长沙410073

提出了一种基于四连杆机构的微小型履带式机器人结构,通过履带变形实现了机器人重心的偏移,有利于机器人的越障。采用数值计算方法着重分析了其翻越垂直路障的性能,并使用RecurDyn进行了虚拟样机运动学仿真。仿真结果和物理样机试验表明... 详细信息

提出了一种基于四连杆机构的微小型履带式机器人结构,通过履带变形实现了机器人重心的偏移,有利于机器人的越障。采用数值计算方法着重分析了其翻越垂直路障的性能,并使用RecurDyn进行了虚拟样机运动学仿真。仿真结果和物理样机试验表明,机器人具有良好的垂直障碍通过能力。

关键词：四连杆履带机器人越障 RecurDyn

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基于地面力学的履带式机器人牵引特性研究

基于地面力学的履带式机器人牵引特性研究

作者：薛福成哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来随着移动机器人应用越来越广泛，对机器人适应未知环境的能力提出了更高的要求。移动机器人所处环境的未知性和复杂性要求移动机器人对不同地面具有更强的通过性。为了研究履带式移动机器人在不同土壤中的通过性，提高履带机器人... 详细信息

近年来随着移动机器人应用越来越广泛，对机器人适应未知环境的能力提出了更高的要求。移动机器人所处环境的未知性和复杂性要求移动机器人对不同地面具有更强的通过性。为了研究履带式移动机器人在不同土壤中的通过性，提高履带机器人适应复杂地面环境的能力，同时为履带式移动机器人无人化操作提供技术支持，本文从理论和实验两方面研究了履带式移动机器人多种地面类型下的牵引特性。对土壤的特征进行分析，根据土壤特征结合课题情况确定实验土壤环境。分析不同土壤类型的承载特性和剪切特性以及土壤承载特性参数和剪切特性参数对土壤应力的影响，结合土壤参数分析履带与土壤接触处土壤正应力、切应力关系，为履带机器人牵引力影响模型的建立提供理论基础。基于地面力学的相关理论研究履带与土壤的相互作用机理，建立履带与多种地面相互作用下的以挂钩牵引力-履带滑动率关系为核心的牵引性能影响模型。首先建立柔性履带-土壤作用模型，分析履带与地面作用下的下陷量分布、正应力和切应力分布;建立基于压-滑理论的履齿效应对牵引力影响模型，并对两个模型根据履齿作用区域的划分进行融合，分析不同地面类型、履齿形状参数及垂直负载对挂钩牵引力的影响，并在MATLAB中进行仿真;结合实验室机器人的前后摆臂越障功能建立越障过程中的牵引力模型，分析履带与障碍物打滑临界条件下，履带机器人关节角度选择问题。搭建履带机器人与多种地面作用牵引性能实验平台，实现对机器人牵引性能影响因素：挂钩牵引力、滑动率、下陷量、压力等相关状态信息的采集;搭建软件平台实现平台内网络通信、状态信息实时同步采集以及机器人的前进速度控制。对履带机器人牵引特性进行试验研究，进行实验分组，针对沙地和土地类型分别进行了对土壤参数的系统辨识试验;分别进行了履齿高度和垂直负载对牵引性能的影响实验，分析实验结果并与模型进行对比，验证了模型的正确性;设计进行越障过程中两个典型姿态下的牵引性能实验，为前面越障模型提供数据支持，分析两个典型姿态下的越障性能。

关键词：牵引特性地面力学履齿效应履带机器人

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履带式移动机器人的转向特性

中南大学学报（自然科学版） 2015年第7期46卷 2474-2480页

作者：饶伟王建中施家栋北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为了描述履带式移动机器人的转向特性,考虑机器人履带的横向阻力为线性分布、履带与地面的接触压力为线性分布的情形,分别建立低速和高速转向时机器人的转向阻力矩模型,以表征机器人转向时所受的地面阻力矩。基于直线运动总功率与转向... 详细信息

为了描述履带式移动机器人的转向特性,考虑机器人履带的横向阻力为线性分布、履带与地面的接触压力为线性分布的情形,分别建立低速和高速转向时机器人的转向阻力矩模型,以表征机器人转向时所受的地面阻力矩。基于直线运动总功率与转向运动总功率之比来表明机器人转向的难易程度,分析机器人在大半径和小半径转向运动时的灵活性。采用转向功率校核电动机的额定承载能力,分析机器人的结构参数、转向半径与转向功率的关系。研究结果表明:机器人的转向半径越大,转向越灵活,外侧履带驱动轮转向功率越小;机器人滑移角越大,转向功率校核系数越大,外侧履带驱动轮功率越大;为机器人的结构参数优化和电动机的选择提供依据。

关键词：履带机器人转向阻力矩转向灵活性转向功率

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关节履带式核应急机器人越障性能研究

机械设计与制造 2024年第8期402卷 350-354页

作者：邹树梁周龙张德核设施应急安全技术与装备湖南省重点实验室湖南衡阳421001 南华大学机械工程学院湖南衡阳421001 南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001

为适应核事故现场强辐射、非结构化地形特征,设计了具有辐射防护能力和强越障能力的关节履带式核应急机器人,通过理论建模与动力学仿真对其在台阶、斜坡和壕沟三种工况进行了越障能力分析,对比分析了机器人越障能力的理论值和仿真试验值... 详细信息

为适应核事故现场强辐射、非结构化地形特征,设计了具有辐射防护能力和强越障能力的关节履带式核应急机器人,通过理论建模与动力学仿真对其在台阶、斜坡和壕沟三种工况进行了越障能力分析,对比分析了机器人越障能力的理论值和仿真试验值,验证了动力学模型的准确性;根据建立的机器人模型研究了质心对机器人越障稳定性的影响规律,提出了通过缩小质心半径波动范围提高越障稳定性的优化方案,并进行仿真验证得出了质心半径的最小值,为研究核环境非结构化地形条件下机器人越障稳定性提供了参考。

关键词：履带机器人强越障稳定性

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履带式园区智能安防巡检机器人控制系统研究

履带式园区智能安防巡检机器人控制系统研究

作者：张强山东建筑大学

学位级别：硕士

近年来,机器人技术的成熟和社会的发展,智能机器人也随之出现并逐渐应用到生产生活等各方面。在园区巡检方面,传统的人工巡检和固定设备巡检都存在不同程度的缺陷,因此采用具有自主导航能力的巡检机器人成为研究热点,但在实际应用中随... 详细信息

近年来,机器人技术的成熟和社会的发展,智能机器人也随之出现并逐渐应用到生产生活等各方面。在园区巡检方面,传统的人工巡检和固定设备巡检都存在不同程度的缺陷,因此采用具有自主导航能力的巡检机器人成为研究热点,但在实际应用中随着系统设计和算法的区别表现出不同的问题。而随着技术的进步和社会的需求,对于巡检机器人的要求也越来越高。面对目前智能安防巡检机器人存在的不足,本文对控制系统进行研究分析,并对路径规划和轨迹跟踪算法进行改进,设计一款具有自主导航和巡检能力的履带式智能安防巡检机器人,具体工作如下:首先,对智能巡检机器人的研究现状进行归纳阐述,重点介绍了目前采用的算法与存在的不足。分析安防巡检机器人工作环境与工作需求,针对园区路面状况的不确定性,选择履带式底盘作为巡检机器人的移动机构,采用直流有刷电机实现闭环控制。针对自主导航的需求,采用树莓派和虚拟机搭载ROS作为开发环境,通过搭载激光雷达实现建图与导航功能,并采用STM32单片机控制电机运动与数据读取。其次,针对传统A算法安全性和人工势场算法的缺陷,在A算法的基础上,对路径代价值评价函数进行改进,添加安全因子,提高规划路径安全性。在人工势场法的基础上,针对目标不可达和高速障碍物问题,添加距离因子函数和速度斥力函数。最后提取安全A算法关键节点,融合安全A算法和改进人工势场法,并通过仿真实验证明了融合算法的实用性和可靠性。然后,针对传统轨迹跟踪控制算法效率低的问题,提出一种基于模糊控制和李雅普诺夫函数的运动控制器。对履带机器人的运动学模型和误差矩阵进行分析,并通过李雅普诺夫函数设计控制器对机器人的线速度和角速度控制,随后设计模糊控制器对运动控制器参数自适应调整。并通过MATLAB/Simulink搭建模型进行仿真实验,得出误差在有限时间内趋近零,证明该控制方法的有效性。最后,建立ROS开发环境并搭建样机,使用Gmapping算法完成机器人建图工作。在已有地图下进行导航实验,使用路径平滑后的安全A算法进行规划,对临时障碍物采用融合算法局部规划。并在真实物理环境下进行实验,机器人可以由起点到达设定目标点,在虚拟机上使用ROS中的RVIZ可视化工具进行查看,验证算法的可行性。

关键词：巡检机器人履带机器人 ROS 路径规划轨迹跟踪

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履带式移动机器人的避障控制

履带式移动机器人的避障控制

作者：刘海霞东北大学

学位级别：硕士

随着计算机和机器人技术的不断发展,现代移动机器人在民用、军事、科学研究等方面得到了越来越广泛的应用,它们可以代替人类完成很多在繁重或恶劣条件下人类无法胜任的工作。因此,移动机器人的研究一直都得到了各国的高度重视。随着移... 详细信息

随着计算机和机器人技术的不断发展,现代移动机器人在民用、军事、科学研究等方面得到了越来越广泛的应用,它们可以代替人类完成很多在繁重或恶劣条件下人类无法胜任的工作。因此,移动机器人的研究一直都得到了各国的高度重视。随着移动机器人应用范围的不断扩展,机器人所面临的工作环境也越来越复杂,并且多数是未知的、动态的和非结构化的,使避障成为移动机器人研究的一个重要方向。移动机器人的避障就是机器人躲避其认为有可能碰到的物体的行为,这种行为始终贯穿于机器人的运动中,是移动机器人运动的关键之所在。本文以REVV-B型履带式智能移动机器人为研究平台,采用超声波传感器和红外线传感器实现机器人避障控制。首先介绍了履带式智能移动机器人的系统结构及运动学原理,对履带式智能移动机器人的平面运动进行了运动学分析。针对履带式移动机器人的差动驱动特点,提出了机器人运动控制系统的实现方案。其次对履带式机器人的硬件系统进行了详细分析。选用了ADT-8940A1运动控制卡,通过调用它的库函数来实现机器人的前进、后退等各种运动。采用四套超声波传感器,用来进行机器人运动过程中的障碍物距离测量;采用四套红外线传感器,用来进行检测障碍物的有无。最后用模糊控制理论来解决机器人的自动避障问题。介绍了模糊控制理论以及如何利用模糊控制算法实现移动机器人自动地避开障碍物。通过适当地选取输入、输出量,建立模糊控制规则和推理方法来建立模糊控制器,并进行MATLAB仿真。运用MATLAB语言进行了三输入单输出模糊控制器设计,在REVV-B型履带式智能移动机器人上进行了实验,验证了控制策略的可行性并且能够实现避障。

关键词：履带机器人超声波传感器模糊控制避障仿真