海底和月岩表面矿产资源开采需要适应复杂路面环境的行走机构,实心轮胎—橡胶履带摩擦驱动式行走机构具有较好的越障能力,越来越多的应用于此类项目。根据海底富矿区域地形环境的力学特点,结合地面履带行走机构的结构特点,对实心轮胎—橡胶履带摩擦驱动式行走机构进行结构设计,对机构行走和越障性能的影响因素进行分析;对最大影响因素接触力和驱动力数学建模,分析驱动力矩对机构的影响规律,确定最终机构的设计方案。基于行走机构样机模型,对不同运行工况性能进行分析。结果可知实心轮胎与履带块之间的接触作用力的变化趋势与其间的弹性接触变形量的变化趋势相同;前轮与履带块之间的接触力的变化趋势同后轮与履带块之间的接触力变化趋势对称相反,且成周期性变化;中间轮与履带之间的接触力与前后轮的接触力相比,出现作用力的周期

为了稳定发挥轮履复合式机器人的最佳越障性能,研制了一种能够根据环境切换多种运动模式的新型轮履复合式机器人。该机器人可以通过独立旋转机体和摆臂切换直立运动和履带运动模式,同时可以通过摆臂的转动大幅度地调节机器人的重心位置,具有较好的越障性能。在对机器人进行步态规划和运动机理分析的基础上,对跨越台阶这种典型运动过程进行了运动学和动力学分析,验证了机器人模式切换的可行性,并计算得到了机器人能够攀爬的台阶高度的最大理论值。最后,根据计算获得的理论数值,利用仿真软件对机器人台阶攀爬过程进行仿真,验证了计算数值的准确性和机器人的越障性能。

针对机器人在核电站复杂环境中的地形通过要求,设计了一种具有双摆臂的履带式机器人,通过建立摆臂履带机器人越障性能分析的参数理论模型进行虚拟仿真和理论分析,以低阶梯、高阶梯、楼梯和沟壑等多种障碍物作为分析障碍物,分析了双摆臂履带机器人的系统参数与越障性能的关系。仿真结果表明,设计的双摆臂履带机器人具有较好的越障能力。同时,以机器人模型和理论分析为依据,搭建了双摆臂履带机器人平台及其运动控制系统。

针对电缆沟电力设备不便于人工巡检的问题，阐述了一种能够适应电缆沟恶劣巡检作业环境的移动机器人，并详细介绍了该机器人机构组成及其功能特点。通过对该机器人进行转向性能和越障过程分析，得到了机器人的原地转向性能、越障关键位姿动力学模型以及质心位置对机器人最大越障高度的影响规律。该机器人能够很好的代替人完成电缆沟日常巡检作业工作，满足电力生产的实际需求。

为发挥履带可变形机器人最佳越障性能,保证机器人在变形过程中履带长度不变且持续张紧,将椭圆定理和椭圆规原理应用于机器人构型设计,研制了一种新式履带可变形机器人。通过引入后摆臂,丰富了机器人构型变化,机器人重心在前后摆臂转动过程中有较大程度的调节,提高机器人的越障性能。建立坡道、台阶和沟壑等典型障碍的数学模型,对机器人翻越障碍进行步态规划和运动机理分析;建立机器人越障的运动学和动力学模型,分析机器人越障的临界条件和最大数值,利用Adams对越障进行仿真实验,结果验证了理论计算值的准确性和机器人的越障性能。

调研当前军用差动转向及微型差动转向六轮车悬架系统,比较其悬架参数并简要分析其悬架形式优缺点。比较传统六轮车与差动转向六轮车转向过程,结合差动转向六轮车ADAMS仿真曲线,分析差动转向时车轮力学特性。差动转向悬架系统与传统悬架差异较大,有必要深入研究差动转向六轮车悬架系统。