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单自由度八面体概率滚动机器人丨JME文章推荐

新媒体部 机械工程学报 2022-06-29

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近年来,多面体滚动机器人一直是国内外移动机器人领域的研究热点。特别是针对星球探测、灾后救援等重点研究问题,NASA等相关研究团队提出了一系列多面体滚动机器人。但是现有的多面体滚动机器人或是由于自身具有多自由度,导致控制复杂,成本较高;或是由于自由度较低造成运动方式单一。北京交通大学姚燕安教授团队设计了一种新型的单自由度多面体滚动机器人,以求通过单自由度控制实现机器人的滚动功能,包括直行和转向。其中,机器人的转向步态是一种随机性的概率滚动步态。他们通过制作一台原理样机和进行运动试验验证了运动功能,所制作的原理样机杆长400 mm,整机质量3.86 kg,平均移动速度240 mm/s,通过测量得到移动步长为257.6 mm与计算结果相一致。


他们将该项成果以题为《单自由度八面体概率滚动机器人》发表在《机械工程学报》2020年第7,对本文内容感兴趣的朋友可点击“阅读原文”,免费获取全文阅读!


引用本文

关永瀚, 姚燕安, 刘超. 单自由度八面体概率滚动机器人[J].机械工程学报, 2020, 56(7):44-51.

GUANYonghan, YAO Yanan, LIU Chao. Single-DOF Octahedron Robot with ProbableRolling[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2020, 56(7): 44-51.

 

重要结论

(1) 提出一种新型单自由度八面体概率滚动机器人,通过仿真分析和样机试验验证了该构型方案的可行性。在利用单自由度实现直行和转向的基础上,分析了概率滚动的运动特性,设计了控制算法,通过运动仿真验证了算法的正确性。

(2) 发现了一种新型遍历运动方式,提出了概率遍历运动的移动步数平均值定义和计算方法。这种遍历运动方式在排雷、探测等领域有潜在应用价值。


(a)三维模型


(b)机构简图


运动螺旋


原理样机


前景与应用

提出的八面体概率滚动机器人具有遍历运动的特点,可以在野外排雷、未知地域探测以及目标区域覆盖等领域得到应用。

 

主创简介

关永瀚,男,1988年出生,博士研究生。主要研究方向为机构与机器人学。


姚燕安,男,工学博士,任北京交通大学教授,博士生导师,研究领域为机构与机器人学。现任北京交通大学机器人研究中心执行副主任,曾任北京交通大学机电学院机械系副主任、教育部载运工具与测控技术重点实验室执行副主任、2007年入选教育部新世纪优秀人才计划;联合国教科文组织高等教育与产业合作教席研究员,中国机械工程学会机器人委员会委员、机构学委员会委员,国际机构理论与机器科学联合会连杆与机械控制委员会机器人分会委员,FME编委;北京化工大学兼职教授;中央美术学院兼职研究生导师;鲁迅美术学院兼职研究生导师。

 

刘超(通信作者),女,1979年出生,副教授。主要研究方向为机构与机器人学。

 

编辑:李楠   校对:张强




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