● 摘要
被动式移动越障机器人以传感器和驱动器少，控制系统简单而被广泛应用，而越障机构的设计是其关键。本文在对越障机构被动变形的机理进行深入研究的基础上，设计并实现了基于虚拟运动中心(virtual center of motion ,VCM)的移动轮式越障机器人。主要研究工作如下：第一、本文在分析了被动式越障机构转动中心与其越障性能关系的基础上，提出了基于VCM越障机构设计原理。第二、以VCM越障机构设计原理为指导，改善了前导机构参数优化方法，避免了繁重的优化过程；提出了一种新型的基于VCM的爬升机构，突破了原有机构对某些障碍物特有的局限；设计了一种具有被动变形能力的支撑机构，减小了支撑机构越障过程中对机器人本体的冲击。第三、设计了一种基于VCM原理设计的轮式移动越障机器人。介绍了重要部件的机械设计和控制系统设计。第四、对设计的机器人进行了性能测试对照实验。包括实际样机与同等参数的虚拟样机的对照实验和同类型移动越障机构在同等条件下进行的仿真对照实验。实验过程中主要测试了机器人对各种障碍物的越障能力和载荷重心的平稳性。实验结果表明这种基于VCM原理设计的轮式移动越障机器人具有卓越的越障能力，可以适应各种非结构化地形。