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2雙模式16桿移動機器人

2.1機構設計

在三角形頂點的12個轉動副相互平行，四個移動副驅動機器人滾動，旋轉電機(均鎖定，此時機器人處于平面模式，其軌跡是一條直線。需要指出的是，此時機器人只有一個驅動，其他三個移動副處于隨動狀態。在處于平面模式時，機構可以簡化為兩個平面六桿機構，這兩個機構相互連接且同步運動（如圖2-6 (a)所示），所以此時機構又可簡化為一個六桿機構，驅動為一個伸縮桿（如圖2-6 (b)所示）。

2.2運動學分析

本節給出了一套控制策略來完成平面模式和球面模式的切換，這個切換是通過改變角度e來實現的。如圖2-9所示，連接電機(M)或配重的兩桿接觸地面時，隨著0的增大，機器人可從平面模式切換到球面模式。當從如圖2-9 (C)所示狀態變形為如圖2-9 (d)所示狀態時，在一般情況下，機器人可以傾倒并且開始球而滾動。但是在Yf的情況下，接觸地面的兩個桿將支撐地面使機器人穩定。為了打破此平衡，可以使機構一邊的某些桿件比另一邊重，當很快地改變0時，會造成機器人不穩定而傾倒。從折疊的角度看，該過程也可看作機構進行展幵。

3雙模式空間8R移動機器人........43

3.1機構設計.........43
4多模式3-URU并聯移動機器人.............  53
4.11型多模式3-URU并聯移動機器人............54
5多棋式4-URU并聯移動機器人........... 83
5.1機構設計........... 84
5.2自由度分析........... 85
5.3運動學分析....86

5多模式4-URU并聯移動機器人

5.1機構設計

圖5-5所示為所提出的多模式4-URU移動機器人。該機器人由4條U-R-U(萬向節-轉動副-萬向節）支鏈及上下兩平臺構成，支鏈2與支鏈3對稱布置在平臺的兩側，支鏈1與支鏈4對稱布置在機構的最外側。支鏈中轉動副的方向與萬向節兩條軸線中的一條相同。

5.2自由度分析

由于多模式4URIJ移動機器人與多模式3-URU移動機器人運動步態類似，此節中只分析機器人在奇異位置轉向時桿件的質心位置。如圖5-6所示的坐標系，設支鏈長度為/，同一平臺上與支鏈相連的兩個U副距離為fl，同一平臺上與平臺相連的兩個U副距離為C，同一平臺同一側分別與支鏈和平臺相連的兩個U副的距離為6，久為支鏈1靠近底平臺的桿與X軸的夾角，免為桿與>；軸的夾角，可求得機器人各個桿與上下兩平臺的質心位置：如圖5-11所示為機器人實現兩足步行的仿真分析。為使機器人在一足抬起時，無需在另一足上添加外力作用而使其實現平穩邁步，即機器人ZMP點不超過落地一足的支撐區域，特將機器人的兩足設計為可內嵌結構，即當兩足均落地時，一足可嵌入另一足，以此保證在步行過程中機器人不會發生傾倒。在該過程中，電機M4鎖定，驅動A/1、MW Ml、A/2’和A/3、M3'完成該步行過程。為使機器人的ZMP落在支撐區域內，機器人需經過如圖5-11 (b)所示狀態以保證兩足足夠靠近。當完成一組邁步動作后，需恢復如圖5-11 (e)所示狀態，改變支鏈方向，再進行下一組邁步動作。
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6總結與展望

本文提出了兩類具有多模式的移動連桿機器人。其中一類為基于四桿機構，包含兩款機器人；第二類機器人則是基于并聯機構，包含四款機器人。第一款機器人是基于四桿機構的多模式移動機器人，為十六桿二十副機構，主要通過折疊和鎖定運動副來矣現球面模式和平面模式的切換。在球面模式下，其等效為一球面四桿機構；在平面模式下，可等效為一平面六桿機構，該六桿機構本質為一個平面四桿機構對角線添加移動副所構成。在平面模式和球面模式下，該機器人的自由度均為一。第二款機器人也基于四桿機構的多模式移動機器人，由八桿八副構成，主要通過電機驅動來改變滾動所需轉動副的方向來實現模式切換的。其本質是通過改變四個桿件的形狀來變形，，即：當桿件為長方形時，滾動所需的四個轉動副彼此平行，此時機構處于平面四桿模式；當桿件變形為三角形或者梯形時，滾動所需的四個轉動副交于一點，此時機構處于球面模式。該機器人自由度為2，但有兩個奇異位置，在奇異位置時，自由度為3。

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參考文獻（略）

本文編號：36427