【正文】 s 3 and 4) of every leg, the robot’s movement is made by the first two motors in each leg. This movement is similar to the movement of rockclimbers who use their fingers to grasp cracks in a rock face and activate their shoulder and elbow muscles to advance. The structure of the robot allows it to move in any desired direction (360176。 第二個問題，傳播速度慢，到現(xiàn)在還沒有被克服并且 移動動作之間長期拖延給了 CLIBO 一個沿著路徑以 12 厘米 /分的進步速度。因此，假定在任何給定情況至少有三條腿附著在墻壁上的情 況下，CLIBO 的有效載荷為約 5 公斤。執(zhí)行器的角度和速度可在 1024 步的分辨率下進行控制。 Δx, Δy 是 當(dāng)前 Δsk值在 x,y軸上的突起。區(qū)域 IV的情況也是一樣，只有 yleg的坐標(biāo)會被改為 ymin。從原點得，兩個引導(dǎo)線被吸引到由 Rmax 的弧的交叉點和產(chǎn)生點 a 和 b的最小限（ ymin 和 xmin） 。在這樣的情況下， 機器人會將腿部向當(dāng)前段 Δsk的末尾的下一個可能的位置前進。作用在一條或多條腿上的小作用力可能導(dǎo)致它們是無效的。 狀態(tài) 2 和中心體移動后的腿部位置有關(guān)。因此，如果狀態(tài) 1（小腿脫離接觸）發(fā)生了，它將在其他狀態(tài)被檢查前糾正。每子步驟 δ 之后，轉(zhuǎn)矩和角度是在致動器測 11 量到的。 讓 Δρ 作為一個機器人路徑的一個路徑增量是身體中心的一個步驟。為中心體架設(shè)的路徑是由用戶做事先爬行預(yù)定義的。通過這種方式，力矩和力平衡能夠被動地得到。正如期望的那樣，這個解決方案表明 M1, . . . ,M4的表示獨立于 θw, dw。 配置參數(shù)向量 vp 的，它包含致動器 θ1, . . . , θ4 的四個關(guān)節(jié)角度，中心體 θ0和其全球位置 θw 的取向角， dW 可以定義如下： 其中 θw 和的 dW（圖 4）是與全局框架有關(guān)的機器人的位置參數(shù)并且由下式給出 讓 rf 表示從全局框架原點到到末端效應(yīng)器的矢量，那么末端效應(yīng)器的力雅可比會是： 重力雅可比為： 其中 從全局框架的原點到連接體質(zhì)心的向量。一旦距離 Z 已經(jīng)根據(jù)環(huán)境被用戶界面確定，那么四個角度可以根據(jù)式子（ 4） （ 8）隨后計算得到。然而在 XY 方案中，兩個更接近中心的接頭負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)接觸點的位置。這意味著一定的配置會給出腿部末端效應(yīng)器的期望位置。矢量 rL 展示了末端效應(yīng)器在框架 L 中的位置是： ，其 中 是一個從框架 i 到框架 j 的齊次變換矩陣， r4 是末端效應(yīng)器在框架 4 的相關(guān)位置?？蚣?B 被固定在了機器人的中心體。一個小的平衡重量被加到了抓持設(shè)備以此保持它的平衡，因為它接近于壁面來附著它本身。這種抓持裝置設(shè)計成可以相當(dāng)于墻壁平面 20176。每個裝置，包含在一個鋁制機箱上對齊的 12 個鎳制魚鉤，能夠鉤住墻上的裂縫和抓持 2KG 的重量。因此，這種腿具有去耦平面運動（平行于壁）和垂直于該平面的優(yōu)點。剩下的兩個機動自由度，其軸平行于墻壁平面，被設(shè)計用于確定機器人從所述壁面（電機3）和末端效應(yīng)器的角約束（電機4）的距離。我們在這里還提供了一個已經(jīng)建好的機器人原型和大量搭載了這個原型的實驗討論。 可垂直和自主沿粗糙表面垂直運動的機器人，如粉刷類，提供了相當(dāng)大的軍用和民用優(yōu)勢。此外，機器人還應(yīng)該要小巧、結(jié)構(gòu)緊湊以及便于單人攜帶操作。為了能讓機器人可以在預(yù)定路線上進行自主攀登，設(shè)計者特意設(shè)計了一種運動算法。 1 xxxx 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )外文資料翻譯 學(xué) 院 自動化學(xué)院 專 業(yè) 自動化 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 外文出處 Robotics and Autonomous Systems 附件： ； 指導(dǎo)教師評價： 1．翻譯內(nèi)容與課題的結(jié)合度： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 差 2．翻譯內(nèi)容的準(zhǔn)確、流暢： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 差 3．專業(yè)詞匯翻譯的準(zhǔn)確性： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 差 4．翻譯字符數(shù)是否符合規(guī)定要求： □ 符合 □ 不符合 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 2 附件 1：外文資料翻譯譯文 一種自主攀爬機器人的設(shè)計與運動規(guī)劃 Avishai Sintov , Tomer Avramovich, Amir Shapiro 摘 要： 本文提供了一種新穎的可以攀上垂直粗糙的表面的機器人的設(shè)計方案，可以用來，比如粉刷墻面。該算法考慮了機器人的運動學(xué)以及施加在足墊的接觸力。為了執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)，機器人還必須能夠無能量消耗地附著在墻壁上。布置在建筑物的高處，機器人，作為一個觀測平臺，能夠提供有價值的軍事情報，以及協(xié)助搜尋和救援行動。 為了研制得到一種能夠攀爬粗糙壁面的作業(yè)機器人， CLIBO 的結(jié)構(gòu)是按照這樣一種方式開發(fā)的，當(dāng)被激活時，它會模仿一種四肢攀爬的攀巖技術(shù)。 腿部的這種設(shè)計給機器人提供了良好的步態(tài)能力。 一種可替代的腿構(gòu)造已經(jīng)進行了檢驗。這些鉤子通過一根細的尼龍繩和鋁制機箱連接。角旋轉(zhuǎn)的方式。 設(shè)計機器人運動的第一步是分析它的運動?？蚣?L，固定在每條腿的第一個電擊傷，保證和框架 B 并行。 因此，末端效應(yīng)器相對于框架 L 的位置是： 6 其中， Li 是第 i 個鏈路的長度， θi 是 i 鏈路和 i1 鏈路之間的角度。這個反向運動學(xué)適用于關(guān)聯(lián)CLIBO 的中心體的單條腿。有了這些約束和假設(shè)，對所需的角度有四種不同的解決方案，兩個是給 θ1， θ2，另外兩個是給 θ3， θ4 的。 腿部是由能夠測量操作腿關(guān)節(jié)扭矩的智能伺服電機組成的。 8 圖 4 機器人 xy 平面圖 對于每條腿，作用在關(guān)節(jié) θ1, . . . , θ4 上和由于反作用力 f 和連接體塊 mi 在中心體 θw, dw, θ0 上的扭矩是： 其中 (fx, fy, fz)是作用在腿部末端效應(yīng)器的力向量。這意味著關(guān)節(jié)扭矩不取決于墻上機器人的位置。我們的硬件是不能夠?qū)崿F(xiàn)主動力控制的，這是 由于從致動器內(nèi)部的轉(zhuǎn)矩傳感器及主動力控制下的這種錯誤可能會導(dǎo)致穩(wěn)定性的喪失轉(zhuǎn)矩誤差讀數(shù)。除了表面的垂直性，沒有任何表面的先驗知識，因此在爬行時，立足線是線上決定的。我們將路徑離散成 里的元素。使用反向運動和靜態(tài)分析（第 2 節(jié)），我們得到機器人的末端效應(yīng)器位置和作用于它們的力量。 像前面提到的那樣，四個狀態(tài)例行檢查，以此來確定腿部的狀態(tài)。中心體朝向其目標(biāo)的運動會增加它到末端效應(yīng)器上一些點的距離并且會減少到另一些點的距離。此外，一些腿上的小作用力會導(dǎo)致其他腿上的極端的不必要的大作用力。 移動腿部 i 的基本原理是通過考慮沿路徑的機器人的前進方向來計算腿部的下一個可能位置。 這種幾何結(jié)構(gòu)產(chǎn)生 5 個區(qū)域。讓 Δxbody, Δybody 作為 中 心體關(guān)聯(lián)當(dāng)前 Δsk 的位置， xleg,body, yleg,body 作為 腿部在當(dāng)前段 Δsk 移位到下一個其中央主體的腿預(yù)期點的終點的位置。離開中心體到 Δsk 末端的距離， Δx ? Δxbody, Δy ? Δybody 表示在中心體框架（框架 B）中被轉(zhuǎn)換了，從框架 B 到框架 L 使用齊次變換 ，由下式給出： 當(dāng)前 Δsk 的腿部 末端的預(yù)期位置，被添加到相對于中心體的對應(yīng)位置。置的控制器能夠測量致動器的角度，速度和扭矩。在實際操作中，我們認(rèn)為這種估計是太樂觀的，所以實際的有效載荷將是大約 2 千克。盡管有這兩個困難，但夾持裝置的構(gòu)造已被充分驗證并且證明其能夠提供機器人良好的附著可靠性。), by just moving 8 of its 16 , the robot can change its distance from the wall by extending its legs, to lower or raise itself in relation to the wall’s surface according to the surface condition. Consequently, this leg design has the advantage of decoupling motion in plane (parallel to the wall) and normal to the plane. An alternative leg configuration was examined. One in which the first DOF’s axis is perpendicular to the surface and the other 3 DOF’s axis are parallel to the wall’s surface. Such configuration gives advantage in climbing payload and lateral movement. However,this 17 configuration bounds the robot to operate all 4 motors while advancing. Moreover, due to the motors arrangement, the robot’s center of mass is shifted away from the wall and therefore acting to detach it.. Four actuators per leg were assembled with an EE at the tip of every leg. The EE gripping device (Fig. 2), which imitates the way cats hold objects or surfaces when climbing, is a unique device designed especially for the robot’s movement. Each device,consisting of 12 fishing hooks from nickel and aligned on an aluminum body, is capable of grasping cracks in the wall and holding up to 2 kg of weight. The hooks are connected to the aluminum body by a thin nylon string. A small piece boxformed epoxy glues the hooks to the string. Between the hooks are guides that prevents them from being entangled one with another and limits the epoxy piece to one passive pliant DOF. In other words, the hook is not able to move laterally or to twist. It can only move in the direction of the wall, back and forward. Experiments done on a series of hooks trying to grip simultaneously have shown that the hooks constrained to each other interfere and lack of gripping ability. This arrangement provides each hook with an independent gripping capability. The gripping device is designed in such way that the hooks are rotated at a 20176。由于解決這些問題的必要性， CLIBO 機器人能夠以可靠的方式完成設(shè)計任務(wù)。為了解決這個問題，一個經(jīng)驗優(yōu)化方法來找到一個最佳的驅(qū)動器攀爬速度，它降低至 米 /秒。然而，根據(jù)在第 節(jié)描述的均衡分析和致動器的最大扭矩，各腿可支撐高達 公斤的重量。當(dāng)供給 V 推薦電壓時，最大致動器轉(zhuǎn)矩是 公斤力厘米，最大角速度為 51 轉(zhuǎn)。如果作用力小于 Ffree，那么這個腿就被釋放了，否則它會重復(fù)在距離 d 上的運動并且再次檢查作用力。如果下個期望位置在區(qū)域 III 中，那么只有 xleg的坐標(biāo)將被改為 xmin。 ymin 和 xmin 是定值而且有腿部物理工作空間定義。相對于狀態(tài) 4，在狀態(tài) 3 中，