多足仿生移动机器人并联机构运动学研究

2012年3月

DOI:10．6041/j．issn．1000-1298．2012．03．036

农业机械学报

第43卷第3期

多足仿生移动机器人并联机构运动学研究

宋孟军

张明路

(河北工业大学机械工程学院，天津300130)

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【摘要】以一种具有变形关节的多运动模式仿生移动机器人为研究对象，利用坐标变换法构建了并联机构的运动学模型;利用各分支末端之间的几何关系，求解了并联机构的运动学正解，并进行了仿真验证，仿真结果表明该机器人运动学模型构建正确、运动学正解求解正确;利用几何建模和数值求解方法对并联机构的运动学逆解存在性进行了求解验证与分析证明。

关键词:仿生机器人

移动机器人

并联机构

运动学

1298(2012)03-0200-07文章编号:1000-中图分类号:TP242;TH112

文献标识码:A

KinematicAnalysisforParallelMechanismofBionic-mobileRobot

SongMengjun

ZhangMinglu

(SchoolofMechanicalEngineering，HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300130，China)

Abstract

Kinematicsbasedonparallelmechanismofanewbionic-mobilerobotwithsixlegswerestudied，andthemethodofcoordinatetransformationwasusedtoconstructkinematicmodelforparallelmechanismofthebionic-mobilerobot;thegeometricalrelationshipamongtheendsofdifferentbrancheswasappliedtosolveforwardkinematicsfortheparallelmechanism，andtheresultsofsimulationindicatethatconstructionofthekinematicmodelisright，solutionoftheforwardkinematicsisright;geometricmodelingandnumericalsolutioncanbeusedtosolvetheinversekinematicsforparallelmechanismofthebionic-mobilerobotandtheexistencesofinversekinematicsfortheparallelmechanismwastestified．

Keywords

Bionicrobot，Mobilerobot，Parallelmechanism，Kinematics

确定输入机构，且多数为多自由度超确定输入并联

［1～4］

。机构

国内外学者分别利用几何方法、坐标变换、变量耦合等多种方法对仿生移动机器人运动学模型的解析解与数值解进行了求解。但目前仍然缺乏多足仿生移动机器人并联机构整体运动学模型的构建与求解。

本文针对多自由度超确定输入并联机构的特点，以一种新型多运动模式仿生移动机器人为研究对象:该机器人具有变形关节，可以模仿多足哺乳动物、爬行昆虫等多种动物运动方式进行运动，且该移动机器人为轮腿式移动机器人，在腿部末端安装有

［3，5～7］

引言

动物在移动时，会存在移动部和支撑部，移动部

向前迈进的同时，支撑部负责支撑并配合整个躯体向前移动，此时，整个支撑部可以看作一个并联机构，移动部和支撑部在肌肉的作用下协调动作，实现躯体的各种移动。以肢体动物为例，肢体动物在移动时存在摆动腿和支撑腿，摆动腿向前迈进的同时，支撑腿负责支撑并向前移动，此时所有支撑腿可以看作一个并联机构:躯体为动平台，支撑物(如大地)为定平台，并联分支为各支撑腿，在肌肉的作用下，各关节均能够独立运动，所以此并联机构又为超

04-10修回日期:2011-04-24收稿日期:2011-*国家自然科学基金资助项目(61075097)

E-mail:hebutyjssmj@163．com作者简介:宋孟军，博士生，主要从事机器人运动学研究，

E-mail:zhangml@hebut．edu．cn通讯作者:张明路，教授，博士生导师，主要从事智能机器人研究，