正交位雙全向輪驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人的機(jī)構(gòu)分析與研究.pdf

1、球形機(jī)器人是一種具有球形外殼結(jié)構(gòu)的新型移動(dòng)機(jī)器人。與其它移動(dòng)機(jī)器人相比，球形機(jī)器人因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而可以廣泛地應(yīng)用于不同的領(lǐng)域中。當(dāng)前學(xué)術(shù)界對(duì)球形機(jī)器人的研究重點(diǎn)主要在新型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性分析，以及運(yùn)動(dòng)控制等諸多方面。本文提出了一種正交位雙全向輪驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人的新型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，并詳細(xì)設(shè)計(jì)了其機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，完成了其運(yùn)動(dòng)特性的分析。
　　首先，本文對(duì)正交位雙全向輪驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人的新型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，構(gòu)建了數(shù)字化三

2、維實(shí)體模型，完成了本機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性分析研究?；谶\(yùn)動(dòng)學(xué)，和接觸力學(xué)原理，詳細(xì)構(gòu)建了正交位雙向輪驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型，并對(duì)平面-球系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)單元系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析，建立了驅(qū)動(dòng)單元與球體運(yùn)動(dòng)位姿之間的關(guān)系?；趧?dòng)力學(xué)原理，采用牛頓-歐拉法建立了正交位雙全向輪驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，并通過(guò)龍格-庫(kù)塔法對(duì)此動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了數(shù)值求解，獲得了驅(qū)動(dòng)單元和球體的狀態(tài)變量的變化關(guān)系曲線(xiàn)。
　　其次，本文還對(duì)正交位雙全向輪驅(qū)動(dòng)球形

3、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行了全面詳細(xì)的分析研究。將其直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)分解為啟動(dòng)、加速和勻速三個(gè)階段進(jìn)行分析，降低了分析復(fù)雜性;使用微分法構(gòu)造出勻速運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)迭代遞推的方法，獲得了球體和全向輪之間的速度變化關(guān)系曲線(xiàn);詳細(xì)分析了正交位雙全向輪驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)、爬坡運(yùn)動(dòng)、越障運(yùn)動(dòng)和跳躍運(yùn)動(dòng)的理論特性。
　　繼而，本文運(yùn)用ADAMS軟件對(duì)正交位雙全向輪驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人進(jìn)行了數(shù)字化運(yùn)動(dòng)仿真模擬，驗(yàn)證了正交位雙全向輪驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)理