基于ADAMS四足除草机器人田间行走运动学仿真分析

卢衷正，庄小瑞

（沈阳晨光弗泰波纹管有限公司，辽宁 沈阳 110027）

0 引言

农田中大量施用农药和化肥会导致生态环境恶化，频发灾害，创造友好型农业不能依靠化学的方法来去除杂草[1]。因此本文设计了一种四足除草机器人，依靠机械结构进行除草。现阶段轮式、履带式和足式移动方式是除草机器人的常见移动方式[2]。由于运动灵活性不够及越障能力不强，轮式机器人和履带式机器人未被广泛使用。而采用四足机器人则有更高的避障和越障能力，其原因是落足点均是离散的，并且自由度较多，因此在不平整的田间能进行行走姿态的调整，并能合理选择支撑点，因此四足机器人目前被广泛使用。

四足除草机器人在农业非化学除草研究领域是一个很好的研究方向，但在研究过程中，由于机器人需要在田间进行步态行走，因此对其进行运动学分析尤为重要。

1 四足除草机器人结构设计

1.1 模型的建立和简化

膝式关节和肘式关节是四足除草机器人常见的两种关节形式，由这两种关节形式可以变化为全肘式、内膝肘式、外膝肘式和全膝式四种关节配置。图1所示为四足除草机器人4种关节形式的模型[3]。

四足除草机器人是根据四足哺乳动物来设计的，一般情况下四足哺乳动物的每条腿有五个关节，每个关节至少有一个自由度，这种超冗余自由度的结构使四足哺乳动物的运动非常灵活[4]。简化四足除草机器人的结构能大大降低其控制设计的复杂程度。……