可重构轮式机器人在典型崎岖地面上动力学仿真研究.docVIP

 可重构轮式机器人在典型崎岖地面上动力 学仿真研究# 赵晋锋，刘朝杰，徐贺，Bagus Bhirawa Putra** 5 10 15 20 25 （哈尔滨工程大学机电工程学院，哈尔滨 150001） 摘要：为了研究地形因素对机器人通过性和稳定性的影响，本文通过 ADAMS 软件对不同构型 移动机器人在崎岖路面的运动过程进行仿真。首先介绍了运动学和静力学仿真的基本原理， 建立虚拟样机和地面的过程，通过对不同构型的虚拟样机进行仿真，研究在运动过程中，差 分角、横滚角、俯仰角和偏航角在运动过程中的变化，确定各种构型机器人在崎岖路面上通 过性，提取出了各个关节在运动过程中力和力矩的变化曲线。进行实验和仿真的对比，验证 了仿真的可靠性。 关键词：虚拟样机；移动机器人；ADAMS 仿真 中图分类号：TP242.3 The Study of Kinematics Simulation for Reconfigurable Robot on Typical Rough Terrain ZHAO Jinfeng, LIU Zhaojie, XU He, Bagus Bhirawa Putra (College of Mechanical and Electrical Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001) Abstract: In order to study the effect of terrain factors on the Trafficability and stability of mobile robot, a simulation to understand the motion of mobile robot travel through rough terrain in different configurations has been conducted.As a beginning, the basic principles of kinematics and static simulation are introduced, along with the process of establishing the virtual prototype and ground condition. As a consequence by simulation of virtual prototype in different configurations, the change of difference angle, roll angle, pitching angle and yaw angle during the movement is studied in order to validate the trafficability of different configurations, then we extract the curves of the force and torque on each joint. At last, the results between the simulations and experiments are compared to validate the simulation reliability of the overall process. Keywords: virtual prototype; mobile robot; ADAMS simulation 30 0 引言 随着机器人技术的不断发展，微小型地面移动机器人越来越受到关注。地形因素对机器 人移动性能影响成为研究者考虑的主要问题。机器人可能在一个未知环境或不完全可知危险 环境中工作，有坑洼、岩石，并且地形可能松软、崎岖不平、地质条件复杂。这种非结构化 35 40 环境对机器人结构设计有很大影响，特别对机器人通过性和稳定性有很大影响。本文主要利 用 ADAMS 软件对可重构移动机器人在典型崎岖路面上运动进行仿真，并且对不同种构型 的机器人的通过性做出了分析以期给出选择不同构型的依据。 1 ADAMS 仿真的动力学原理 多体运动学分析的核心理论是多体动力学[1]，在仿真之前需要对模型简化，建立各个刚 体之间的动力学方程，准确的求解方程，模型建模的原则是用最简单的模型反映系统运动学 基金项目：国家自然科学基金；哈尔滨工程大学基础研究金项目（HEUFT07027），黑龙江 省自然科学基金项目（F200801）；高等学校博士学科点专项科研基金（200802171053，20102304110006） 作者简