自重构移动机器人地形适应性与作业能力研究

admin · 发表于 2022-8-13 13:58:46

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自重构移动机器人凭借其运动方式的特殊性，极大地扩展了传统移动机器人的地形适应能力和作业能力，扩展了机器人特别是小型机器人的应用范围，使其在星际探测、战场侦察、反恐监控和危险环境搜救等领域具有广阔的应用前景。本文结合国家高技术研究发展计划（863计划）（2006AA04Z241）——“小型野外移动多机器人自重构技术研究”项目，依据项目的研究成果，围绕如何实现该机器人系统各模块之间的运动协作展开研究，开展自重构机器人系统JL-II的地形适应能力和作业能力的研究。具体的研究内容如下：（1）通过对机器人系统机械机构的研究，认为对接后的机器人为多关节移动操作手臂，末端手爪的姿态反映到机器人各关节上即为机器人逆运动学的解算过程。而机器人为高度冗余的系统，其逆解不唯一。本文分析推导了机器人系统的逆运动学方程，并以抓取物体为例提出一种简单的运动规划。实验表明，这种规划方法具有合理性。（2）针对各种复杂地形，提出用三种典型地形下机器人的动作序列组合来通过各种复杂地形，从而大大简化了地形模型。针对这三种地形条件下各种姿态的单体和多机器人，逐一进行了地形适应性的理论分析，讨论了关键结构参数对系统性能的影响，总结出了相应的规律，为后续机器人的继续研究和新样机的研制奠定基础。最后对三种地形条件下各种姿态的单体和多机器人进行了地形实验，验证了自重构移动机器人地形适应性的相关理论分析的正确性，表明机器人在各种地形条件下均具有良好的适应性。（3）针对机器人具有对接/抓持手模块这一特殊结构，对单体和多机器人的抓持、对接作业能力进行了各项研究，包括对接/抓持手的工作空间、抓持作业的能力、对接性能等的测试和实验。针对JL-II多机器人系统，对其多机器人间的协同作业能力进行了测试和实验。以上实验结果表明，JL-II系统拥有良好的野外及协同作业能力。

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