提出了一种基于R&(2-UPU/2-RPR)混联机构的新型混联双平台错动式六足机器人,并对该机器人进行了结构设计。该六足机器人依靠2-UPU/2-RPR并联机构上、下两个平台的相互错动产生行走动作,其并联机构同时被用作连接两组3条腿的机身,从而使得该机器人能够以较少的驱动实现“3+3”的步态行走;该六足机器人的机身与载物平台以相对转动结构串联,可实现零半径360°灵活转弯。基于RPY变换矩阵求得了并联机构的位置逆解;通过分析该六足机器人腿部的相互干涉约束和驱动约束,得到了机器人的最大步长、在1个间歇周期中单次转动的最大零半径转角和运动轨迹曲线;分析了该六足机器人在平地行走和爬台阶时的步态;对其载重量进行的有限元分析结果证明,该六足机器人能够代替挑夫在崎岖山路上载物行走,具有广泛的应用前景。

针对气动柔性关机六足机器人腿部关节提升高度小、越障能力差的问题,设计了一种基于平行四杆机构的腿关节提升机构.搭建了运动学实验平台,并对样机进行运动学实验研究.实验结果表明:该提升机构能够有效的将腿部关节提升高度增加19 mm,使机器人越障能力扩大为原来的1.63倍,为气动柔性关节六足机器人的研究奠定了基础.

为了提高气动仿生六足机器人的灵活性,机器人腿部采用三自由度气动空间弯曲柔性关节驱动,腿部装有抬升机构,可改变腿部的抬升高度,调整机器人重心高度。建立了腿部抬升高度和步距模型,利用三维运动捕捉系统,获得机器人腿部抬升高度、关节形变和足部工作空间,并分析了六足机器人越障高度。通过理论计算和实验可知,机器人腿部运动灵活,可跨越高度为30 mm的障碍。该研究为气动柔性关节仿生六足机器人的步态规划和控制提供了参考。

采用自主研发的气动柔性关节,研制了一种地面移动六足机器人,能够实现前后、左右移动和转动等功能.重点研究了柔性关节六足机器人腿部结构、关节的运动原理和行进步态.搭建了试验台,通过高速摄像等实验手段,验证了机器人步态规划的合理性.为气动柔性关节六足机器人在实践中的应用,提供了理论与实践基础.

设计三自由度气动柔性关节六足机器人直行、原地回转以及定半径回转运动过程的步态实现方法,搭建运动学实验平台,验证所设计步态的合理性,分析最佳运动性能参数.实验结果表明:机器人步态设计合理可行,在动作频率为2 Hz,负载500 g,直行气压0.20 MPa,单次转体回转角度15°,定半径50 mm转弯下,运动性能最佳.

因足部能抬起离地,足式机器人的越障碍能力强,能适应复杂的路面,具有良好的应用前景。但由于控制技术、平衡性和稳定性等的限制,目前足式机器人仍处于实验室研究阶段。研制一种六足行走机器人,其本体是基于切比雪夫原理的二十杆机构,通过活动结点连接,在电机驱动及电路控制下,实现前进、后退、爬坡、翻越障碍、躲避障碍、转弯等智能化的功能。试制出样机,并进行实验验证。结果表明:该六足机器人稳定性强、行走快速,能在崎岖不平的路面行走;成本低,具有良好的市场前景。

基于蜜蜂腿部结构及运动步态特点和仿生设计基本原理,设计了一种新型六足机器人机构,可实现不同运动步态下的前进、后退和转向,具有较高的步态稳定性和环境适应性。运用空间分解法构建了机器人单腿的运动学模型,利用消元法对模型进行求解,得到逆运动学的唯一解。通过数值求解获得了六足机器人足部末端的运动轨迹,验证了运动学模型的正确性。借鉴蜜蜂的运动步态特征,规划了六足机器人直行和转弯时的运动步态。该研究为六足机器人机构设计与步态规划提供了新的思路和理论参考。

针对各应用领域对具有复杂环境适应能力的行走机器人的需要越来越大的现状,从灵活性和稳定性入手设计仿生六足机器人,通过规划机器人的运动步态,分析多自由度在运动过程中的突出优点,并研究不同运动步态下各转动关节的转矩随时间的变化关系,将软件模拟和样机测试所得数据相互参照,对机器人的实际运动能力进行检测,验证仿生六足机器人结构的合理性和运动的可行性,为仿生六足机器人物理样机的进一步研制提供理论依据。

采用自主研发的气动多向弯曲柔性关节设计了一种仿生六足机器人。该机器人外形类似蜘蛛,利用腿部柔性关节在气压下的形变进行驱动。针对机器人腿部运动的特点,采用三角步态法,规划了机器人的行进和转弯步态,进行了仿真和实验。依据关节形变机理,建立了机器人运动学模型,确定了本体和足部位置关系,分析了机器人的步距、转角和整体速度,并通过实验加以验证。利用3D运动捕捉系统进行了机器人运动学实验,获得了机器人足部工作空间,分析了在不同气压、步频和负载条件下机器人的运动性能。实验结果表明,按照规划步态,通过气压控制系统协调腿部运动,机器人可实现前进、平移和转弯等功能。该机器人最大运动速度为100 mm/s,可负载能力为0.5 kg。

采用自主开发的气动空间弯曲柔性关节,研制了一种仿生六足机器人,能实现前后、左右移动和转动功能.研究了柔性关节六足机器人运动原理和行进步态.搭建了试验台和气压控制系统,通过高速摄像等实验手段,分析了机器人重心位置三个方向的位移、速度和加速度等运动学性能.为气动柔性关节在仿生六足机器人中的应用,提供了理论与实践基础.