摘要:
球形张拉整体机器人与传统的轮式、足式机器人相比，具有高强度质量比、缓冲性能好、地形适应力强等优点，在深空探测中有着广阔的应用前景。球形张拉整体机器人常采用绳索驱动模式，但在驱动行走过程中，过多的驱动数目给球形张拉整体机器人的制造与控制带来了困难。提出了一种基于柔性杆件后屈曲变形的新型驱动模式，实现了球形张拉整体机器人行走过程的数值仿真，并对绳索驱动和杆件后屈曲驱动模式的效率进行了比较。通过椭圆积分法，求得单根杆件在后屈曲变形中的精确解。基于该理论在ADAMS中建立考虑杆件后屈曲变形、接触、摩擦的球形张拉整体机器人刚柔耦合动力学仿真模型。通过ADAMS与Simulink软件联合仿真，利用贪心搜索（greedy search）算法，确定了球形张拉整体机器人的基本步态。在Simulink软件中建立控制系统模型，实现了机器人在杆件后屈曲驱动模式下，向任意目标点的行走控制。对比传统绳索驱动，杆件后屈曲驱动模式下，机器人连续行走所需驱动器数目从18个减少到6个，行走速度提高了43.78%。研究结果为新型张拉整体机器人的设计与制造提供了理论指导。
