桑董辉 陈 原 高 军

(山东大学(威海)机电与信息工程学院， 威海 264209)

轮-腿复合移动机器人RUPU-RUPR球面并联腿机构动力学研究

桑董辉 陈 原 高 军

(山东大学(威海)机电与信息工程学院， 威海 264209)

提出了一种二自由度球面并联腿机构，并以该机构为基础，设计了一种结构简单且越障性能良好的轮-腿复合移动机器人。阐述了该机构的组成，采用解析几何法和闭环约束方程构建了RUPU-RUPR球面并联腿机构的位置逆解、工作空间、速度和加速度模型,并验证了其准确性。运用牛顿-欧拉法建立了RUPU-RUPR球面并联腿机构的动力学模型。在给定动平台的运动规律和外力后，通过动力学方程求解出RUPR驱动支链驱动力，RUPU驱动支链驱动力矩以及RUPR驱动支链约束力矩，并给出动力学模型仿真解。结果表明该机构具有良好的工作性能。

轮-腿复合移动机器人； 球面并联机构； 动力学模型

引言

从行进机构的拓扑构型角度，可将移动机器人分为轮式、腿式、履带式和复合式4种类型[1-3]。轮式移动机构应用最为普遍，其结构简单、移动速度快，但在特殊环境下越障能力差。由仿生学发展而来的腿式移动机构行走时与地面接触为不连续的离散点，适合于攀爬和跨越简单障碍，而对于复杂崎岖的地形也存在局限性。履带式移动机构支撑面积大、接地比压小，适合在松软的路面行走，但履带式机器人存在行动速度慢、振动大、灵活性不足等缺陷。为了适应复杂的陆地环境，目前很多机器人都采用复合移动机构。……