【摘 要】
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行星探测机器人小型化、群体协作是未来的发展趋势,小型化后,机器人个体的功能会减弱,因此,在探测机器人小型化的同时,使其具有尽可能多的功能,是十分重要的。本文研制的带有
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行星探测机器人小型化、群体协作是未来的发展趋势,小型化后,机器人个体的功能会减弱,因此,在探测机器人小型化的同时,使其具有尽可能多的功能,是十分重要的。本文研制的带有操作臂的单轮行星探测机器人具有两种工作模式,该机器人既可作为单轮机器人独立工作,也可以两两相连进行重构,还可以作为子车通过操作臂与母车相连作为母车的一个轮子。本文首先对机器人的功能进行分析,设计了机器人的机械系统。机器人机械系统由手爪模块、操作臂模块、车轮模块组成。手爪模块由一个舵机驱动实现,采用一个密封轴承作为被动导向轮;操作臂模块三个关节分别采用同步带轮传动、齿轮传动和保护措施下的舵机直接传动,车轮模块采用一级齿轮传动来实现车轮模块的偏心以及力矩的增大。设计了机器人的控制系统。控制系统硬件部分由DSP控制板和电机驱动板组成,DSP控制板与上位机之间的串口通讯有无线和有线两种方式可以选择。控制系统软件部分采用梯形曲线对步进电机进行升降频控制,同时实现了对舵机的近似速度控制。对机器人进行了建模仿真分析。对机器人的操作模式进行运动学建模,得到了运动学正解和逆解;从能量的角度,对机器人在运动模式下的转向过程进行建模分析;对机器人的越障能力进行建模分析,得到了影响机器人越障高度的因素;在Adams环境中对机器人两种工作模式下的运动进行仿真分析。最后,建立了实验系统,对机器人两种工作模式下的运动进行了实验研究,验证所研制的机器人样机结构及功能的合理性。
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