机械结构设计 轮足复合式机器人的设计与研究

机械结构设计 轮足复合式机器人的设计与研究

轮足复合式机器人是高科技产品的典型，是人们设置指定的程序通过中控系统实现机器人横移、越障或爬坡，跨沟、转弯等多种功能的高科技智能化产品。它可代替人类在某些领域力所不能及的地方实现特定的任务和功能，能在有害环境下代替人类工作，侦查，排险等，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

本文主要进行了轮足复合式机器人的总体结构设计和控制系统设计。轮足复合式机器人的机械结构由直流电机、编码器和短臂、长臂、轮子等部分组成，可按预定程序运动，实现横移、越障、爬坡、跨沟、转弯等功能。控制系统部分的设计主要是选择合适的PLC中控系统，设计合理的PLC控制流程图，通过中控系统调节各个直流电机的转速来使轮足复合式机器人实现移动，爬坡，拐弯，越障等功能。

关键词：轮足复合式机器人；智能化；控制系统；

本次设计的轮足复合式机器人采取的方案是：采用铸铁刚度好的铸铁机架作为主体，通过车轮电机实现机器人的移动，通过程序控制各个车轮电机的转速实现机器人的转弯，通过涡轮装置实现电机的自锁从而控制机器人的轮足的转动实现机器人的越障跨沟等等功能，总之，轮足复合式机器人是人们设置指定的程序通过中控系统实现机器人横移、越障或爬坡，跨沟、转弯等多种功能。

为了使机器人能够顺利地跨越一定宽度的障碍物，应该将轮足的结构设计成可以越障的结构。考虑到四连杆机构的设计较为简单，在这里我们选择四连杆机构（图1）作为轮足复合式机器人的越障机构，最主要的一点就是平行四边形连杆机构更容易控制机构的角速度，这对于机器人的整个的控制来说是最大的优点。

设计平行四边形连杆机构时，将每一组轮足设计成长臂和短臂连接。并且长臂和短臂在同一平面内转动，其平面在车身的侧面，该机构具有两个自由度。由于机构具有自锁的特点，所以当机器人越障时，只需要控制电机的转停和速度既可，而当机器人需要移动时，控制轮足的电机不让它转动而车轮电机转动就行了。

作为地球上最成功的运动生物，多足昆虫则以其复杂精妙的肢体结构和简易灵巧的运动控制策略，轻易地穿越了各种复杂的自然地形，甚至能在光滑的表面上倒立行走。因此，将多足昆虫的行为学研究成果，融入到轮足复合式机器人的结构设计与控制中，开发具有卓越移动能力的轮足复合式机器人，对于轮足复合式机器人技术的研究与应用具有重要的理论和现实意义。