基本信息
- 项目名称：
- 模块化轮式移动机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品巧妙利用六轮四杆悬架系统的越障能力及差速车体主动控制的适应能力，提出一种新的模块化轮式移动平台，通过不同构型的组合，可以形成各种构型的机器人平台，同时模块化的设计，还可以大大降低生产成本。该机器人具备良好的几何通过性、越障性、抗倾覆性、行驶平顺性、牵引控制特性和低能耗特性，反应迅速，可适应复杂地形环境，满足空间探测、资源勘探对灵巧移动机器人载体的需求。
- 详细介绍：
- 本作品巧妙利用六轮四杆悬架系统的越障能力及差速车体主动控制的适应能力，提出一种新的模块化轮式移动平台，通过不同构型的组合，可以形成各种构型的机器人平台，同时模块化的设计，还可以大大降低生产成本。该机器人具备良好的几何通过性、越障性、抗倾覆性、行驶平顺性、牵引控制特性和低能耗特性，反应迅速，可适应复杂地形环境，满足空间探测、资源勘探对灵巧移动机器人载体的需求。 作品的主要创新点： 1. 提出一种新型六轮四杆悬架系统，巧妙利用四杆机构的变形，可有效提高机器人的越障能力。 2. 采用差速车体主动控制，增强运行过程中车体的平稳性。 3. 前、后四轮均装有独立驱动和转向系统，极大增强了机器人的驱动力、灵活性和适应复杂地形的能力。 4. 运用模块化设计方法，可快速组合成多种构型的机器人平台，满足不同的任务需求。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 研制目的：设计一种具备良好的几何通过性、越障性能、抗倾覆性能、行驶平顺性、牵引控制特性和能耗特性的模块化轮式移动机器人。通过对机器人移动机构的创新设计，综合评价与优化理论和方法，争取在移动机构创新设计及理论、高性能移动机器人研究方面取得一些进展，为我国移动机器人研究提供技术支持和高性能移动平台。 基本思路：立足于一般轮式移动机器人的结构特点，将其视为由轮系、悬架和车体三类子构型组合而成的多体系统，提出基于构型组合的移动机器人移动机构设计方法，对同构组合和异构组合两类设计模式进行研究。通过分析国内外轮式移动机器人构型和构型的创新设计，抽象得到轮系、悬架和车体的子构型。 创新点： 1.新型悬架系统的设计：悬架系统上的四杆机构通过变形可以提高机器人的越障能力。 2.主动自适应车体的设计：通过差速车体的主动控制，增强运行过程中车体的平稳性。 3.转向功能的实现：前、后四个轮子均装有转向装置，可以实现机器人的原地转向，且所需的力矩很小。 4.每个轮子单独驱动：增强了机器人的前进动力和越障性能。 技术关键： 1.主动自适应悬架系统的配置； 2.转向装置的设计及协调控制； 3.轮系的设计及协同控制； 4.机器人信息采集及数据处理技术； 主要技术指标： 1.最大前进速度约5m/s； 2.转向速度约24°/s； 3.功率：每个车轮，行进约50W、转向约30W； 4.质量：小于40Kg； 5.总体尺寸800mm×600mm×460mm。
科学性、先进性
- 所设计研究的模块化轮式移动机器人可划分为以下几个子系统：轮系、车体和悬架系统。通过每个轮子单独驱动，可以提高机器人的越障性能，增大前进动力；通过差速车体的主动控制，能够自主适应地形变化，减少车体的摆动幅度；通过悬架系统的四杆机构的变形，可以增强机器人的越障能力。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 产品，试验
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 产品，现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 所设计的轮式移动机器人具备良好的几何通过性、越障性、抗倾覆性、行驶平顺性、牵引控制特性和能耗特性，而且体积小、重量小，反应迅速。通过不同构型的组合，可以形成各种构型的机器人平台。模块化的设计和制造，还可以大大降低成本。 该轮式移动机器人具有广泛的应用前景，可军民两用。
同类课题研究水平概述
- 轮式移动机器人的一般结构都是一致的。本作品在借鉴前人的研究成果的同时，进行了结构的优化，提高了机器人的越障能力和移动平稳性。通过模块化的设计和制作，采用基于构型组合设计方法，得到多种新型空间探测机器人移动机构，为以后机器人的设计研究提供了良好的参考平台。
