赵章焰 秦 烺

武汉理工大学交通与物流工程学院 武汉 430063

0 引言

起重机械是用于港口码头装卸货物的主要设备，随着工作年限的增加会出现裂痕、生锈或表面污渍等现象，故需定期检查与清洁。传统的检查与清洁方式是由工作人员在起重机各表面完成任务，危险程度高，且效率较低。采用攀爬机器人来代替工人完成工作，可以极大地提高工人的安全保障以及工作效率[1]。因此，设计一款轮腿结合式的攀爬机器人，由4 条支腿和4 个车轮协同工作，在平坦的壁面攀爬时采用车轮运行的方式，跨越障碍和过壁面棱角时采用支腿运行的方式。不仅可避免轮式机器人的越障困难问题，还能提高足式机器人的运行平稳性和运行速度[2]。

针对机器人的越障性能，本文使用Matlab 对轮腿结合式机器人进行越障过程的运动学分析，研究机器人支腿在运动过程中的轨迹、速度、加速度等运动特征，采用改进的D-H 参数建立模型[3]，运用解析法计算出运动学逆解的各关节的关节角[4]，最后通过Matlab 机器人工具箱完成支腿越障的运动学仿真分析，进而研究攀爬机器人的运动特点[5]。

1 攀爬机器人的运动学分析

攀爬机器人的整体结构是一个4 轮小车，车体与车轮之间通过支腿连接，支腿由多个关节轴和连杆组成，机器人支腿三维模型如图1 所示。在研究支腿的运动学时，设所有构件均为刚体，仅考虑各杆件之间的运动关系，不考虑各杆件及构件之间的力学因素，忽略关节受弹性、摩擦、迟缓和间隙的影响。……