后坐力激励下的小型履带机器人位姿变化研究

陈智威，张志安

(南京理工大学机械工程学院，江苏 南京 210094)

0 引言

随着感知、运动控制等技术的发展，机器人技术正逐渐成熟并应用到了各行各业中。小型机器人由于体积小、重量轻的特点，十分适合作为武装及侦察机器人由作战人员携带并运用于高危任务，保障前线人员安全，国内外已有相关研究。国外的研究开始较早并已有多种型号投入使用，国内研究则起步较晚，大部分尚处于样机研制阶段[1-4]。

由于这种小型机器人在便携性上的需求，机器人的尺寸和重量都是需要重点把控的参数。尺寸要求便于单人携带，从而限制了武器的布置方案，往往使后坐力方向不能准确通过机器人质心；重量的限制则直接影响机器人的转动惯量、接地摩擦系数等与机器人位姿稳定性相关的参数。因此对于小型机器人来说，武器后坐力对机器人位姿产生的影响是不可忽视的，而过大的位姿变化将直接影响机器人的射击性能。

本文采用有限元法建立了某武装小型履带式机器人的发射动力学虚拟样机模型，对机器人的后坐过程进行了仿真分析，研究了缓冲器参数、负载和发射仰角对机器人在武器发射后坐力下的位姿变化影响[5-7]。

1 机器人有限元模型建立

1.1 机器人结构

本文研究对象为某搭载制式手枪的10 kg级小型机器人,整体尺寸为480 mm×350 mm×20 mm。机器人机械结构主要包括3个模块，分别为底盘模块、俯仰机构模块和武器模块。底盘为无悬架橡胶履带底盘，并搭载电源、处理器等其他设备；……