Design and Analysis of the Crawling and Rolling Characteristics of the Crawling and Rolling Robot for the Lunar Extreme Terrain

Abstract

摘要： 面向月面极端环境科学探测任务，提出一种兼有快速通过性和良好环境适应性的爬行滚动一体化机器人设计方案，通过机器人6条腿的形态变化，使机器人具有爬行和滚动两种运动模式。在对爬-滚机器人构型分析的基础上，建立了单腿正逆运动学模型，以运动学为基础，基于足端轨迹规划设计了爬行模式下机器人直行、原地转向步态；结合非结构地形的特殊性，通过尺寸和力约束条件分析了机器人滚动模式下的最大爬坡角和最大越障高度。基于ADAMS软件对机器人爬行模式直行、原地转向，滚动模式爬坡、越障等运动行为进行了模拟，并搭建了机器人移动试验平台，对机器人样机在实验室环境中进行了测试，仿真和试验结果表明机器人在爬行模式下具有良好的移动性能，在滚动模式下具有一定的爬坡和越障能力，爬行、滚动模式运动特性分析能准确地评价机器人性能，证明了该设计方案的适用性和可行性，为后续特种探测机器人的研究提供借鉴。