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轮腿式机器人轮-腿高效移动策略优化

黄范 杜雪松 宋海蓝 韩亮亮 张元勋

黄范,杜雪松,宋海蓝, 等. 轮腿式机器人轮-腿高效移动策略优化[J]. 机械科学与技术,2023,42(3):329-337 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200589
引用本文: 黄范,杜雪松,宋海蓝, 等. 轮腿式机器人轮-腿高效移动策略优化[J]. 机械科学与技术,2023,42(3):329-337 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200589
HUANG Fan, DU Xuesong, SONG Hailan, HAN Liangliang, ZHANG Yuanxun. Optimizing Efficient Wheel-legged Mobile Strategy for Wheel-legged Robot[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(3): 329-337. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200589
Citation: HUANG Fan, DU Xuesong, SONG Hailan, HAN Liangliang, ZHANG Yuanxun. Optimizing Efficient Wheel-legged Mobile Strategy for Wheel-legged Robot[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(3): 329-337. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200589

轮腿式机器人轮-腿高效移动策略优化

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200589
基金项目: 国家自然科学基金青年基金项目(51705045)与民用航天技术预先研究项目(D030103)
详细信息
    作者简介:

    黄范(1996−),硕士研究生,研究方向为空间机构学,2061087413@qq.com

    通讯作者:

    杜雪松,副教授,博士,948203652@qq.com

  • 中图分类号: TG156

Optimizing Efficient Wheel-legged Mobile Strategy for Wheel-legged Robot

  • 摘要: 复杂地形下的高效移动策略是轮腿式机器人研制过程中的技术难点。本文在常规移动策略的基础上,通过引入关节空间状态量描述支腿相对于机身的位姿,引入位姿转换量描述相邻时序的位姿状态量间的运动过程,进而建立起移动策略与时间和能耗的数学模型,并以移动时间最短和能耗最低为目标,建立了移动策略的优化模型,通过优化迭代形成轮-腿高效移动策略。复杂地形下的越障仿真表明,机器人采用轮-腿高效移动策略可实现越障功能,与常规移动策略相比,移动时间及能耗均明显降低,验证了轮-腿高效移动策略的有效性。
  • 图  1  轮腿式机器人运动规划流程

    图  2  轮腿式机器人坐标系

    图  3  轮腿式机器人时序状态量变化

    图  4  轮-腿高效移动策略优化流程

    图  5  六轮腿式机器人模型

    图  6  六轮腿式机器人坐标系布局

    图  7  六轮腿式机器人仿真地形

    图  8  台阶地形下高效移动策略仿真

    图  9  台阶地形下机身运动变化曲线

    图  10  台阶地形下优化前后移动策略支腿位移

    图  11  沟壑地形下高效移动策略仿真

    图  12  沟壑地形下机身运动变化曲线

    图  13  沟壑地形下优化前后移动策略对比

    图  14  斜坡地形下高效移动策略仿真

    图  15  斜坡地形下机身运动变化曲线

    图  16  斜坡地形下优化前后移动策略对比

    表  1  机器人主要结构参数

    参数数值 参数数值
    LAB 226 mm LGH 142 mm
    LAC 170 mm $ \alpha $ 1.21 rad
    LAE 600 mm $ \beta $ 0.256 rad
    LEF 285 mm Rwheel 140 mm
    LFG 152 mm Rbody 380 mm
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-17
  • 网络出版日期:  2023-04-21
  • 刊出日期:  2023-03-25

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