【科技创新】电动并联式轮足机器人-北理哪吒(BIT-NAZA)

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一、创新思路形成过程

北京理工大学自动化学院运动驱动与控制研究团队，长期致力于电液伺服和电机伺服系统驱动与控制研究。研制的并联式多自由度运动平台 以其高精度、高频响和高稳定性等优点，成功应用于国内多家科研单位。2014年12月，研究团队基于已有研究基础，创新性提出了电动并联式轮足机器人总体思路，将四个并联六自由度运动平台倒置，并在每个平台下端安装车轮组件，形成可实现轮式、足式和轮足复合式运动的电动并联式轮足机器人—北理哪吒（BIT-NAZA）。

二、轮足机器人组成与特点

北理哪吒由4个带车轮的并联式六自由度运动平台和控制系统、环境感知系统、组合导航系统、能源动力系统等部件组成。平坦路面时，采用轮式运动，速度快、能源效率高；复杂路面时，采用足式运动，环境适应性强、越障能力好；轮足复合运动时，能够在行进间进行主动隔振并实时调整，保证机身水平稳定。

北理哪吒具有很强的负载能力和良好的环境适应性，可用于无人作战、抢险救援、物资运输、资源勘探等领域。

三、轮足机器人主要技术指标

运动模式：具有足式、轮式和轮足复合式三种运动模式。

足式运动指标：最大速度为1.2m/s，最大步幅0.3m，最大抬腿高度0.2m；

轮式运动指标：最大速度为30km/h，轮距调整范围0.5-1m，机身高度调整范围为1.2m-1.5m。最大爬坡角度为25°。

总功率和续航时间：总功率15KW，足式运动续航时间1小时，轮式运动续航时间2小时，轮足复合运动续航时间45分钟。

最大承载能力：300kg。

尺寸和重量：高1.4米，长1.2m，宽1.2m，自重160Kg。

四、轮足机器人运动展示

轮式运动模式：机器人可实现四轮独立驱动的轮式运动。

原地转动模式：机器人四个轮子分别相向转动45度，可实现顺时针和逆时针原地旋转。

变轮距运动模式：机器人自动探测障碍物，当宽度大于机器人当前轮距时，自动变轮距实现越障。

变高度运动模式：当高度高于机器人底盘时，自动调整底盘实现越障。

变支撑面运动模式：在保持机身平稳的前提下，机器人四条腿向外伸展，实现变轮距和变轴距运动。

路径循迹运动模式：通过环境感知系统探测路径，机器人可实现直线、90度转弯、以及S型弯道等循迹运动。

漫步足式行走模式：机器人结构中心对称，没有前后左右之分。因此，可实现纵向和横向行走。

对角步足式行走模式：机器人可实现快速对角步态足式行走。

复杂地形足式行走模式：机器人通过安装在脚上的触觉传感器，可实现不平地面的漫步行走。

大负载对角步足式行走模式：机器人具有很强的负载能力，承载四人对角步态行走不成问题。

五、轮足机器人研究团队

轮足机器人研究团队由1名教授、4名副教授、1名讲师、1名高级实验师、5名博士和2名硕士研究生组成，分为设计仿真组、运动驱动组、环境感知组、能源动力组、控制决策组和实验保障组。

团队负责人：王军政教授

教  师：  汪首坤副教授、赵江波副教授、李  静副教授、马立玲副教授、沈伟讲师、李金仓高级实验师。

研究生：  郝仁剑博士、刘冬琛博士、彭辉博士、晏敏博士、陈光荣博士、张驰硕士、于刘志硕士。

欢迎同行专家指导！感谢各界朋友支持！

我们将努力工作、不断创新、继续前行！

通讯地址：北京理工大学自动化学院检测技术与自动化装置研究所

2017年8月

团队荣誉

北京理工大学第14届“世纪杯”学生课外学术科技作品竞赛特等奖

指导教师：王军政 汪首坤

名单：郝仁剑 刘冬琛 彭辉 晏敏 陈光荣 郭非 张驰 陈颖慧

北京市第九届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛一等奖

指导教师：王军政

名单：刘冬琛 郝仁剑 彭辉 陈光荣 晏敏 郭非 张驰 陈颖慧