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机械手参考资料


移动机器人

毕德学
机械工程学院 天津科技大学

提要
主要内容
?

基本概念

Introduction to Autonomous Mobile Robots
Roland Siegwart and Illah R. Nourbakhsh

基本概念
生物运动原理
涡流

振动

摆动

滚动

基本概念?
生物运动模式
技术上难于模仿

轮式/履带式
技术上容易实现
滚动模式最有效 不为生物所采用 是与人类的智 慧相匹配…

人的两足足行模式
最接近滚动模式

基本概念?
?

两足的足行机制
?
?

接近滚动模式
多边形的滚动

?
?

边长即为步长
小步长趋向圆

非常有趣的是, 自 然界没有完全的旋 转关节

基本概念?
?

足行与滚动
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?

驱动器数目
结构复杂度

?
?

控制的成本
能耗的成本

?

运动的负载
各有千秋

基本概念?
足行与滚动混合模式

基本概念?
?

移动概念要素
?

移动过程
本体与环境的物理交互作用

?

关键要素
稳定特性(接触点面, 静动态) 接触特征(点/面, 角度, 摩擦) 环境类型(结构 和 介质特征)

?

移动本质
接触力的生成机制

基本概念?
?

生物足行模式
? ? ?

足数越少, 难度越大 静态稳定: 至少六足 动态稳定: 单足即可

对比一下倒立的 情形…

基本概念?
?

足行机构的优势
- 移动性(移动区域广阔) - 适应性(穿越复杂地带) - 操控性(兼并灵活操作)

对比一下人的 腿, 8个自由 度…, 15个肌肉 组…. 最简单的是…?

基本概念?
六足静态步态实例
Lauron II, Uni of Karlsruhe

步 态 时 间 序 列

基本概念?
四足步态实例

步 态 时 间 序 列

基本概念?
两足--拟人机器人

拟人的 足行能 力是关 键!

基本概念?
单足跳行机构实例 – 动态稳定

http://www.uwe.c.uk/clawar

基本概念?
轮式移动优势
? ? ?

适用于结构化环境 无须考虑其稳定性 需要柔性悬挂系统

轮式基本类型 (如下一面图)
?

?
? ?

标准轮 (a) 脚轮(b) Swedish轮(c) 球轮(d)

基本概念?

基本概念?
?

轮式移动的要素
- 稳定性(轮子的数量和位型)

- 移动性(位置姿态的可达性)
- 可控性(移动控制的复杂性)

基本概念?
轮式不同组合方式
对比自行车

基本概念?

基本概念?

基本概念?
同步驱动
?

位移同步控制
一马达同步驱动所有轮 子的转动

?

转向同步控制
另一马达同步驱动所有 轮子转向

?

姿态的不变性
底盘姿态是不可控的

基本概念?
全向三驱动轮式机器人--Tribolo

基本概念?
全向四驱动轮式机器人– Uranus, CMU

基本概念?
履带式机器人– NANOKHOD

基本概念?
轮腿式机器人– SpaceCat

结束语


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