轮-履式移动机器人履带转向运动

帅立国，苏慧哲，郑丽媛，费燕琼

(1. 河南科技学院 机电学院, 河南 新乡 453003； 2.上海交通大学 机器人研究所, 上海 200240)

轮-履式移动机器人履带转向运动

帅立国1，苏慧哲1，郑丽媛1，费燕琼2

(1. 河南科技学院 机电学院, 河南 新乡 453003； 2.上海交通大学 机器人研究所, 上海 200240)

针对室内外不同工作环境对移动机器人的结构有不同的要求，本文设计了一种的模块化的轮-履式移动机器人，描述了该轮-履式移动机器人纯轮式、纯履带式及轮履混合式等不同的运动模式；基于该机器人模块化的履带式结构特性，依据刚体平面运动理论，分析了该机器人的转向运动条件；基于转向阻力矩模型，建立了该轮-履式移动机器人完成履带式转向运动的约束方程。仿真和实验证明，此种轮-履式移动机器人地形适应能力强，在履带运动模式下，采取大的转向半径及小的转向比可有效减少机器人的转向阻力矩，能很好地完成转弯运动。

轮履； 运动模式； 移动机器人； 转向运动； 模块化； 阻力矩； 转向半径； 转向比

移动机器人的移动机构主要有轮式及履带式等几种类型[1-3]，该种机器人在侦察、巡视、警戒、扫雷排险等危险与恶劣环境中有着广阔的应用前景。轮式机器人具有机构简单、驱动和控制相对方便、行走灵活、工作效率高等优点，但其越障能力及地形适应能力差，一般用于平坦路面。典型的轮式机器人有iRobot公司推出的吸尘器机器人Roomba,美国的JPL(jet propulsion laboratory)研制的Sojourner[4]。履带机器人支撑面积大，牵引附着性能好，地形适应能力强，在陡峭地形、复杂环境下有较高的越障能力和良好的环境适应性，但其速度相对较低，在长距离、高速度运动过程中或者是转弯时其能耗很高。……