多模式步滾移動兩足并聯機構的研究.pdf

1、本文提出移動模式與操作模式集成的多模式移動并聯機構的設計理念?；谠撛O計理念，以提高機構的承載能力與復雜地形通過能力為目標，定義并提煉出四類移動模式與兩類操作模式，進而形成模式集成方法，構建含有U-P-U（萬向鉸-移動副-萬向鉸）支鏈與U-R-U（萬向鉸-轉動副-萬向鉸）支鏈的多模式步滾移動兩足并聯機構，并作為典型構型進行系統性研究，包括:理論分析、仿真分析、樣機研制與實驗研究。首先將4U平行四邊形機構、6U機構、3-UPU并聯機構作為

2、研究基礎;然后提出多模式步滾移動兩足4-UPU并聯機構，并作為核心研究;最后以具體應用為導向提出兩足步行2-UPU+2-UU并聯機構;以拓展操作模式與移動模式為目的提出多模式步滾移動兩足4-URU并聯機構。
　　本研究主要內容包括：⑴針對三種兩足步行4U平行四邊形機構進行比較分析，總結由運動副配置方法不同帶來的構型之間的區(qū)別與聯系，進而拓展提出一種兩足步行4U平行四邊形構型。針對提出的滾動6U并聯機構進行滾動原理分析，采用不同運動

3、副配置方案得到兩種滾動6U并聯機構的拓展構型。進一步采用不同運動鏈的配置方案，提出多模式滾動3-UPU并聯機構。結合自由度與奇異位置分析，研究四種滾動模式具體實現方式與切換方案，并討論由支鏈變化帶來的步長變化對滾動能力的影響。⑵集成移動與操作兩種功能模式提出多模式步滾移動兩足4-UPU并聯機構，并分別研究了三類移動模式與兩類操作模式。在移動模式中討論驅動方案、模式切換、轉向操作、步態(tài)特點等方面。在操作模式中分析姿態(tài)調整、重心調整、與地面

4、的貼合等固定式操作模式;同時研究了整體協同式操作模式對移動模式的輔助功能，如:側翻自救功能與傾覆復位功能。此外，結合機構特性討論步長與速度之間的關系，并針對典型障礙，分析了機構的越障性能。⑶以承載運輸為主要用途，綜合考慮并聯機構的高剛度和承載能力，以及機構對崎嶇路面適應能力的要求，提出具有承載能力的兩足步行2-UPU+2-UU并聯機構。結合機構的運動特性與兩足的承載空間要求，確定兩足結構設計參數之間的函數關系式。研究采用類似爬行步態(tài)條件

5、下驅動力與結構參數的關系，并進一步分析得出該機構類似爬行的步態(tài)比采用常規(guī)步行的步態(tài)對驅動力的要求顯著降低。⑷根據多模式步滾移動兩足4-UPU并聯機構的構型特點，總結構型設計需要滿足的條件，采用不同支鏈類型構造該類機構，并嘗試進一步拓展操作模式與移動模式功能。以多模式步滾移動兩足4-URU并聯機構為例，分析其具有的四足跳躍模式與剪叉升降平臺操作模式。綜合而言，基于提出移動模式與操作模式集成的多模式移動并聯機構的設計理念，進行了系統性研究，