一種翻滾式機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制方法研究.pdf

1、小型移動(dòng)機(jī)器人有著廣泛的應(yīng)用，諸如災(zāi)后搜救、星球探索、軍事偵察以及環(huán)境探測(cè)等。傳統(tǒng)的小型移動(dòng)機(jī)器入主要包括輪式或履帶式機(jī)器人、爬行或步行的腿式機(jī)器人、彈跳機(jī)器人等。這些機(jī)器人在未知環(huán)境中探索時(shí)，往往會(huì)因崎嶇、復(fù)雜的地形以及不可通過的障礙物而易于發(fā)生傾覆，從而無法行進(jìn)，這極大程度地限制了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能力和環(huán)境適應(yīng)能力。翻滾運(yùn)動(dòng)是一種新穎、有效、尚未被完全挖掘的運(yùn)動(dòng)形式。翻滾機(jī)器人充分利用身體與地面的接觸，不存在傾覆的危險(xiǎn)，具有良好的地形適

2、應(yīng)能力。
　　本文設(shè)計(jì)了一種翻滾機(jī)器人樣機(jī)Tumbot，它以翻滾運(yùn)動(dòng)為主，彈跳運(yùn)動(dòng)為輔，其本體為不規(guī)則四邊形，長(zhǎng)12.5cm，寬6cm，高4cm，重約275g。側(cè)面有兩個(gè)11cm長(zhǎng)的翻轉(zhuǎn)臂，用于實(shí)現(xiàn)翻滾運(yùn)動(dòng)。該機(jī)器人主要由彈跳機(jī)構(gòu)、翻滾機(jī)構(gòu)和機(jī)體組成。彈跳機(jī)構(gòu)主要由彈跳驅(qū)動(dòng)釋放機(jī)構(gòu)和改進(jìn)的六桿式彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)組成。改進(jìn)的六桿式彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)采用拉簧和扭簧復(fù)合儲(chǔ)能的方式，可同時(shí)加載四根扭簧和兩根拉簧。彈跳驅(qū)動(dòng)釋放機(jī)構(gòu)采用缺齒輪實(shí)現(xiàn)瞬間釋

3、放儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能。翻滾機(jī)構(gòu)對(duì)稱分布于機(jī)身兩側(cè);機(jī)體是機(jī)器人的骨架，用于加載彈跳機(jī)構(gòu)和翻滾機(jī)構(gòu)。機(jī)器人上下結(jié)構(gòu)對(duì)稱，不會(huì)發(fā)生傾覆。翻滾機(jī)器人以Atmega128為主控芯片，JN5139模塊為無線通信模塊，基于JenNet協(xié)議實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)關(guān)的無線通信與數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)翻滾機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制。
　　最后對(duì)翻滾機(jī)器人樣機(jī)Tumbot的基本性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。該機(jī)器人最大彈跳高度為53cm，約為自身高度的13倍，可以翻越高度為3.5cm的臺(tái)