为了提高危险环境下履带机器人跨越沟壑性能,对履带机器人跨越沟壑的关键过程进行运动学和动力学理论分析。根据越沟壑过程中需要满足的几何约束、履带不打滑和履带机器人不发生倾翻的约束条件,得到了履带机器人能跨越最大沟壑宽度的通用公式,并通过理论分析得出了履带机器人质心分布对跨越沟壑最大值的影响规律。最后通过Recurdyn建立仿真和样机实验,根据理论计算得到的临界值,对跨越沟壑过程进行仿真和实验,验证了履带机器人的越沟壑能力。

履带机器人在行驶过程中,由于越障需要,会产生变形,导致履带过松或过紧。针对这一问题,将椭圆定理应用于履带机器人的结构构型,设计了液压摆臂履带可变形机器人。在设计中,引入液压可伸缩式后摆臂,基于摆臂角度由控制系统控制活塞杆,使履带长度保持不变且能持续张紧,提高了机器人的越障性能。建立各种典型地形的数学模型,对液压摆臂履带可变形机器人的越障动作进行步态规划,确定关键步态及关键点,并对液压摆臂进行力学分析,由此验证液压摆臂履带可变形机器人在各种地形中的越障性能。