【轮足式机器人的研究现状的文献综述2200字】

轮足式机器人的研究现状的文献综述轮足式机器人凭借着轮、足结合式的结构提高了其对不同地形的适应能力，运动能力更高。因此，它应用于各种复杂地形中进行工作。除此之外，它不仅可以作为一个移动平台，还可以搭载各种设备，不同功能设备的搭载，可实现不同的任务作业。因此，轮足式机器人在很多领域都有着广泛的应用。如在军事领域，轮足式机器人用于侦察、爆炸物处理、作战等。在民用服务方面，轮足式机器人也被广泛用于清扫、割草、室内传送、检测、和安保巡逻等众多场合[2-4]。1.1国外轮足式机器人的研究现状许多国家的学者把第一辆发往月球的月球探测车Lunokhod1定义为最早的轮足式移动机器人[5]，它不仅可以攀爬30度左右的斜坡，还能跨越60cm宽的壕沟以及40cm高的障碍物。Lunokhod1整机共有8个车轮对称分布在底盘两端，如图1.1所示，它可以用两种速度进行运动，既能进行越障，也能在平地进行运动，因此它已经具备了轮腿式机器人的运动特点。美国在移动机器人技术领域一直处于世界领先地位，例如JPL团队研发的rock系列探测车中被发往火星的sojourner，如图1.2所示。Sojourner机器人质量为11.5kg，拥有6个独立运动的车轮，采用了摇臂悬吊式结构与机身相连，有着较强的的越障能力和转向性能，该机器人搭载多种传感器，可以对火星上的环境进行侦测，并将侦测数据传回地球。除此之外，该实验室于2004年还发往了火星的漫游者MarsExplorationRover探测车[6-7]，如图1.3所示，该机器人采用轮足式结构使机器人拥有更强的越障性能和机动性能。不仅如此，在2007年美国研发的大型移动机器人——全地形六足星际探测器“运动员”(ATHLETE)[8]，如下图1.4所示。该机器人不仅能够进行高速移动，还有着强悍的越障性能。图1.4“运动员”机器人除了美国之外，日本的机器人技术领域也一直被人们所认可。作为一个多地震的国家，日本在救援机器人方面耗费了巨大的精力，如今在灾难救援方面有着完备的国家体系。例如日本在2000年研发的Roller-Walker机器人[9]，如下图1.5所示，在该机器人的机械腿末端，有一个可以进行90度翻转的脚轮，以此来实现足式运动与轮式运动的转换，该设计轮足切换较为便捷，结构简单除此之外，其他一些国家在轮腿式机器人研究方面也有着一番成果。例如瑞士联邦理工大学(EPFL)研发的采用了六个独立驱动轮的六足轮足式机器人Shrimp，如下图1.6所示，腿部机构具有较高的自由度，有着良好的越障性能。不仅如此，法国LRP机构研制的轮足式机器人样机hylos，也有着巧妙的结构设计，如图1下.7所示，其腿部末端装有驱动轮，以此来进行轮式运动，该驱动轮可以锁死，以此来进行足式运动[10-13]。图1.6机器人Shrimp图1.7机器人Hylos1.2国内轮腿式机器人的研究现状相对于日本、西方等发达国家，我国在轮足式移动机器人领域的研究相对薄弱，但是随着经济和科技的不断发展，国家对轮足式机器人领域的研究将会越来越重视，目前国内的一些高校也加大了对轮足式机器人的研究力度，我国的机器人技术也因此得到了很大的提高。例如中国科技大学研制的一款新型的六轮腿轮足式机器人[14]，如下图1.8所示，该机器人的六轮腿机构保障了其越障时的稳定性，因此它具有很强的越障能力。北京理工大学也研发了“北理哪吒”机器人[15]。如下图1.9所示，他们以六自由度并联机构为基础，经过不断地设计与改进，最终设计并制造出轮足式机器人——北理哪吒。北理哪吒除此之外，哈工大也研制的两款轮足式机器人HIT-HYBTOR和HITAN-I[16-17]，如下图1.10和图1.11所示，两者皆是单腿拥有三个自由度的轮足式机器人，轮子安装在腿部的末端并进行独立驱动。进行轮式运动时，缩紧腿部每个关节；进行足式运动时，制动器锁死足端车轮，以此来实现轮足运动方式的切换。1.3国内外研究现状分析经过对国内外多种轮足式机器人进行仔细研究和分析，可知它们的运动方式主要有足式运动、轮式运动和多种运动方式相结合型运动。足式运动优点在于运动过程中着地点是离散的，因此有着良好的越障性能，但是足式机器人各关节都需要电机驱动，因此其控制较为复杂。而轮式运动方式优点主要为运动灵活快速，能量利用率高，但是没有较高的越障性能；轮足复合式机器人则可以将两者的优点集合起来，则可以保证其越障能力，又能够实现灵活快速的运动，这是今后机器人研究和发展的重点[18]。参考文献宋泽鹏.火灾救援机器人结构设计[D].中北大学信息商务学院,2019姚晓峰,一种轮腿式移动机器人设计方法研究,国防科学技术大学张江昌.六足轮腿式机器人的设计与分析[D].燕山大学,2018.郭月,赵新华,陈炜,等.救援机器人的研究现状与发展趋势[J].医疗卫生装备,2014,35(8):105-108.江磊,姚其昌.星球车行走系统和他的研制者们-俄罗斯篇[J].机器人技术与应用,2008:1-3.邓宗全,李所军,高海波.行星探测车被动摇臂悬架的研究与发展[J].宇航学报,2008,29(6):1695-1700.韩鸿硕,陈杰.21世纪国外深空探测发展计划及进展[J].航天器工程,2008,17(3):1-22.WilcoxBH,LitwinT,BiesiadeckiJ,etal.ATHLETE:Acargohandlingandmanipulationrobotforthemoon[J].JournalofFieldRobotics,2007,24(5):421-434.荣誉.基于并联机械腿的六足机器人分析与设计[D].燕山大学,2015.NonamiK,BaraiRK,IrawanA,etal.FullyAutonomousLocomotionControlofHexapodRobotwithLRF[M]//HydraulicallyActuatedHexapodRobots.2014:237-261.刘少智.旋转足式六足机器人步态及其稳定性研究[D].哈尔滨工程大学,2012.燕山大学工学硕士学位论文-80-EstierT,CrausazY,MerminodB,etal.AnInnovativeSpaceRoverwithExtendedClimbingAbilities[J].Space&Robotics,2000,36:333-339.BesseronG,GrandC,AmarFB,etal.DecoupledcontrolofthehighmobilityrobotHylosbasedonadynamicstabilitymargin[C]//Ieee/rsjInternationalConferenceonIntelligentRobotsandSystems.IEEE,2008:2435-2440.范明聪,吴月华,许旻,等.高机动性越障机器人运动学分析与轨迹控制研究[J].光学精密工程,2004,12(s1):194