基于张拉整体结构的变径步行轮结构设计

简介

为克服普通车轮结构在非结构化地形上越障能力和腿式机器人在结构化地形上移动速度方面的不足,基于张拉整体结构自适应、自稳定、柔性的结构优势,提出一种创新型张拉变径步行轮式结构。通过分析两杆三索平面张拉整体结构,设计出该变径步行轮的基本张拉步行单元,结合最小势能原理对张拉变径步行单元进行运动学分析,利用Matlab得出步行轮结构参数和张拉变径步行轮展收比。在此基础上,通过张拉变径步行轮展收比最优原则确定步行轮轮毂结构和传动限位机构,利用Catia软件建立张拉变径步行轮的结构模型;构建Adams步行轮构仿真模型,确定张拉变径步行轮的运动姿态特征并进行运动学仿真模拟分析,得到张拉变径步行轮半径随时间变化规律。仿真结果表明,设计出的张拉变径步行轮能够实现在不同环境下稳定行走,可以在轮式模式和步行模式中进行模式转换,从而证明了提出方法的有效性和理论模型的正确性。