【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 [3]。 該機(jī)器人的機(jī)械主體結(jié)構(gòu)為常見(jiàn)的平行四邊形結(jié)構(gòu)。平行四邊形的工作原理如下圖 6 所示，在此機(jī)構(gòu)中機(jī)架平行四邊形的工作原理如下圖所示。在此機(jī)構(gòu)中為機(jī)架 中 ， AB、 CD 圖 6 平行四邊形工作原理 兩構(gòu)件與機(jī)架相連為連架桿， BC 為連桿。平行四邊形機(jī)構(gòu)有 兩 個(gè)顯著特性：一是兩曲柄以相同速度同向轉(zhuǎn)動(dòng)；二是連桿作平動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)曲柄 AB 以一定速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄 CD 也以同樣的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，而連桿 BC 作平動(dòng)，始終 與機(jī)架 AD 保持平行狀態(tài)?？梢悦黠@看出 :如 果再此機(jī)構(gòu)上搭建工作平臺(tái)，其最大特點(diǎn)就是工作平臺(tái)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠，而且運(yùn)動(dòng)范圍很廣，這就決定了機(jī)器人的越障性能。 圖 7 是基于平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。其中， BC 連桿長(zhǎng)為 /BC/=L1，連桿架AB 和 CD 長(zhǎng)為 /AB/=/CD/=L2,四個(gè)履帶輪半徑均為 R。 圖 7 機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 為驗(yàn)證繞在輪子四周的履帶在機(jī)構(gòu)變形時(shí)的總長(zhǎng)不變，可假設(shè)在機(jī)構(gòu)變形的任意時(shí)刻，連桿架與機(jī)架之間夾角為θ，履帶與四個(gè)履帶輪 A、 B、 C、 D 的包角分別為θ 1 θ 2 θ 3 θ 4 ，則履帶總長(zhǎng)可由下式計(jì)算： ? ? ? ?4321212 ???? ?????? RLLL 從題意可得履帶總長(zhǎng)為： ? ? ?RLLL 22 21 ??? 由上式說(shuō)明，總長(zhǎng)在機(jī)構(gòu)變形過(guò)程中為定值，與變形角度 θ無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)，履帶在變形中不會(huì)發(fā)生時(shí)松時(shí)緊的現(xiàn)象。 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分析 機(jī)器人在主動(dòng)適應(yīng)環(huán)境時(shí)具備多種運(yùn)動(dòng)功能和形體變化功能，根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和 形體變化特點(diǎn)總結(jié)出以下 4種典型運(yùn)動(dòng)姿態(tài) (如圖 8所示 )。 圖 8 機(jī)器人典型運(yùn)動(dòng)姿態(tài) (l)并攏態(tài) 并攏態(tài)是機(jī)器人正常行進(jìn)姿態(tài) (如圖 (a)所示 )，正常行進(jìn)分為直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)彎兩種情況。 機(jī)器人兩側(cè)運(yùn)動(dòng)單元中的履帶等速運(yùn)動(dòng) 可 實(shí)現(xiàn)直線行走功能 ， 反向或不等速運(yùn)動(dòng) 可 實(shí)現(xiàn)機(jī)器人滑差轉(zhuǎn)向。 (2)單翼搭接態(tài) 單翼搭接態(tài)是機(jī)器人越障、跨溝姿態(tài) (如圖 (b)所示 )，作用是在機(jī)器人越障、跨溝過(guò)程中能展開(kāi)翼板搭接到高處的障礙物或是深溝對(duì)面，給機(jī)器人通過(guò)提供支撐力幫助攀爬，或者在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)中作為復(fù)位姿態(tài)出現(xiàn)。 (3)雙翼展開(kāi)態(tài) 雙翼展開(kāi)態(tài)也是機(jī)器人的一種行進(jìn)姿態(tài) (如圖 (c)所示 )，能增加機(jī)器 人 x方向的長(zhǎng)度尺寸使機(jī)器人在跨溝時(shí)更具有優(yōu)勢(shì) 。另外機(jī)器人在通過(guò)松軟地形時(shí)以該種姿態(tài)行使可以減少對(duì)地面的區(qū)域集中壓力提高路面通過(guò)性。 (4)彎身態(tài) 彎身態(tài)是機(jī)器人結(jié)構(gòu)變形姿態(tài) (如圖 (d)所示 )，可以 實(shí)現(xiàn)三輪車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)方式，此時(shí)兩個(gè)履帶輪作為機(jī)器人的前驅(qū)動(dòng)輪，后 輪作為支撐輪 。該姿態(tài)也能抬升中間主體高度升起安裝在主體上的監(jiān)視器，從而拓寬機(jī)器人視線擴(kuò)大偵查范圍 [4]. 機(jī)器人的越障原理一般分為兩 種 類型一般突起型障礙和其他類型的障礙。一般突起型障礙 是一種較為常見(jiàn)的路障，機(jī)器人翻越此類障礙物的原理如下圖 9 所示，過(guò)程分析 如下： 圖 9 翻越障礙示意圖 圖 a：在正常的平坦地形下，組成履帶變形機(jī)構(gòu)的四根連桿處于水平位置，機(jī)器人保持八輪著地狀態(tài)，直至前方出現(xiàn)障礙物。 圖 b：出現(xiàn)障礙物后，機(jī)器人停止前進(jìn)，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)曲柄 AB 繞前軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而改變四連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)形，最終使繞在連桿四周的履帶構(gòu)形發(fā)生變化。當(dāng)主動(dòng)曲柄 AB 旋轉(zhuǎn)至適當(dāng)角度即可停止旋轉(zhuǎn)。 圖 c：機(jī)器人繼續(xù)前進(jìn)至障礙物附近，電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)曲柄 AB 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使得 AB 側(cè)的履帶壓在障礙物邊沿。 圖 d： AB 側(cè)的履帶壓在障礙物邊沿后，主動(dòng)曲柄 AB 延續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，迫使機(jī)架 AD 繞后軸旋轉(zhuǎn) ，直至四根連桿再次處于同一直線。此時(shí)，機(jī)器人已經(jīng)完全攀附在障礙物上，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)架后方的兩個(gè)主驅(qū)動(dòng)輪，機(jī)器人在驅(qū)動(dòng)力和履帶攀附力下可順利通過(guò)障礙物。而利用四桿機(jī)構(gòu)的變形，機(jī)器人除了可以翻越各種基本的障礙，還能通過(guò)一些階梯型障礙。 圖 10 上坡示意圖 對(duì)電控設(shè)備密封后甚至能通過(guò)一些不太深的溝渠，這樣，本文設(shè)計(jì)的救援機(jī)器人已經(jīng)具備了良好的翻越障礙性能，可以更好的實(shí)施救援。 機(jī)器人在野外未知環(huán)境下執(zhí)勤，可能在翻越障礙、上下臺(tái)階、突遇溝壑的情況下發(fā)生 車(chē)體傾覆，車(chē)體傾覆后的機(jī)器人極有可能失去運(yùn)動(dòng)能力不能完成作業(yè)任務(wù)，此時(shí)機(jī)器人需 要具有車(chē)身自動(dòng)復(fù)位功能。翻身、復(fù)位過(guò)程如圖 11 所示，機(jī)器人先轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)翼板使一端履帶輪接觸地面如圖 (a)、 (b)，由地面提供支撐反力將主體逆時(shí)針?lè)崔D(zhuǎn)、復(fù)位如圖（ e)、(d),然后順序收回側(cè)翼如圖 (e)、 (f)、 (g)，完成車(chē)體復(fù)位動(dòng)作如圖 (h)。 圖 11 翻轉(zhuǎn)示意圖 機(jī)器人在松軟或者地面起伏較大的地形條件下慢速行駛時(shí)，可以采用自適應(yīng)路面方式 行進(jìn)，此時(shí)機(jī)器人主體后部中輪放下與地面接觸，離合器松開(kāi)，機(jī)器人左右兩側(cè)翼板繞主體 自由轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了一輪、兩履混合移動(dòng)方式，優(yōu)點(diǎn)在于能夠使機(jī)器人三段自 適應(yīng)路面 ， 一方面能減緩?fù)綆Ы拥乇葔海硪环矫嫣岣邫C(jī)器人運(yùn)動(dòng)性能（如下圖 12 所示） 。 圖 12 行進(jìn)示意圖 機(jī)器人自適應(yīng)路面時(shí)，主體內(nèi)部控制元件的工作狀態(tài)為翼板驅(qū)動(dòng)電機(jī)停轉(zhuǎn)、離合器松開(kāi) ,左右翼板繞主體自由轉(zhuǎn)動(dòng)。 機(jī)器人的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括了主驅(qū)動(dòng)輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、履帶變形裝置傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、云臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容 。 主驅(qū)動(dòng)輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 主驅(qū)動(dòng)輪傳動(dòng)系統(tǒng)共兩個(gè)，沿機(jī)架軸線對(duì)稱分布，用以將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到機(jī)架后方的主驅(qū)動(dòng)輪上，最終實(shí)現(xiàn)履帶與主驅(qū)動(dòng)輪嚙合傳動(dòng)。機(jī)器人主驅(qū)動(dòng)輪傳動(dòng)順序?yàn)?:驅(qū)動(dòng)電機(jī) —— 減速器 —— 聯(lián)軸器 —— 后輪轉(zhuǎn)軸 —— 主驅(qū)動(dòng)輪 —— 履帶嚙合傳動(dòng)。如果兩條履帶等速同向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的直線前進(jìn)或后退，如果兩條履帶速度不同則實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)向。如圖 13所示，整個(gè)傳動(dòng)鏈包括了機(jī)架、電機(jī)、減速器、編碼器、軸承、后輪轉(zhuǎn)軸、主驅(qū)動(dòng)輪等主要零部件，這些零部件的連接方式如下 : (l)編碼器、電機(jī)、減速器安裝完成后通過(guò)減速器固定在機(jī)架上，減速器與機(jī)架聯(lián)結(jié)處安裝有墊片，在裝配時(shí)可通過(guò)調(diào)節(jié)墊片的厚度來(lái)調(diào)整減速器輸 出軸與后輪轉(zhuǎn)軸的同心度