正交位雙全向輪驅(qū)動球形機器人的機構(gòu)分析與研究.pdf

1、球形機器人是一種具有球形外殼結(jié)構(gòu)的新型移動機器人。與其它移動機器人相比，球形機器人因其獨特的優(yōu)點而可以廣泛地應(yīng)用于不同的領(lǐng)域中。當(dāng)前學(xué)術(shù)界對球形機器人的研究重點主要在新型驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計，運動學(xué)和動力學(xué)特性分析，以及運動控制等諸多方面。本文提出了一種正交位雙全向輪驅(qū)動球形機器人的新型驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計，并詳細設(shè)計了其機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，完成了其運動特性的分析。
　　首先，本文對正交位雙全向輪驅(qū)動球形機器人的新型結(jié)構(gòu)進行了分析，構(gòu)建了數(shù)字化三

2、維實體模型，完成了本機器人的運動學(xué)和動力學(xué)特性分析研究。基于運動學(xué)，和接觸力學(xué)原理，詳細構(gòu)建了正交位雙向輪驅(qū)動球形機器人的運動模型，并對平面-球系統(tǒng)和驅(qū)動單元系統(tǒng)進行了理論分析，建立了驅(qū)動單元與球體運動位姿之間的關(guān)系。基于動力學(xué)原理，采用牛頓-歐拉法建立了正交位雙全向輪驅(qū)動球形機器人的動力學(xué)模型，并通過龍格-庫塔法對此動力學(xué)模型進行了數(shù)值求解，獲得了驅(qū)動單元和球體的狀態(tài)變量的變化關(guān)系曲線。
　　其次，本文還對正交位雙全向輪驅(qū)動球形

3、機器人的運動方式進行了全面詳細的分析研究。將其直線運動分解為啟動、加速和勻速三個階段進行分析，降低了分析復(fù)雜性;使用微分法構(gòu)造出勻速運動的數(shù)學(xué)模型，并通過迭代遞推的方法，獲得了球體和全向輪之間的速度變化關(guān)系曲線;詳細分析了正交位雙全向輪驅(qū)動球形機器人的轉(zhuǎn)向運動、爬坡運動、越障運動和跳躍運動的理論特性。
　　繼而，本文運用ADAMS軟件對正交位雙全向輪驅(qū)動球形機器人進行了數(shù)字化運動仿真模擬，驗證了正交位雙全向輪驅(qū)動球形機器人的運動理