輪足復(fù)合式機器人的總體結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)

輪足復(fù)合式機器人是高科技產(chǎn)品的典型，是人們設(shè)置指定的程序通過中控系統(tǒng)實現(xiàn)機器人橫移、越障或爬坡，跨溝、轉(zhuǎn)彎等多種功能的高科技智能化產(chǎn)品。它可代替人類在某些領(lǐng)域力所不能及的地方實現(xiàn)特定的任務(wù)和功能，能在有害環(huán)境下代替人類工作，偵查，排險等，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

本文主要進行了輪足復(fù)合式機器人的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制系統(tǒng)設(shè)計。輪足復(fù)合式機器人的機械結(jié)構(gòu)由直流電機、編碼器和短臂、長臂、輪子等部分組成，可按預(yù)定程序運動，實現(xiàn)橫移、越障、爬坡、跨溝、轉(zhuǎn)彎等功能?？刂葡到y(tǒng)部分的設(shè)計主要是選擇合適的PLC中控系統(tǒng)，設(shè)計合理的PLC控制流程圖，通過中控系統(tǒng)調(diào)節(jié)各個直流電機的轉(zhuǎn)速來使輪足復(fù)合式機器人實現(xiàn)移動，爬坡，拐彎，越障等功能。

關(guān)鍵詞：輪足復(fù)合式機器人；智能化；控制系統(tǒng)；

本次設(shè)計的輪足復(fù)合式機器人采取的方案是：采用鑄鐵剛度好的鑄鐵機架作為主體，通過車輪電機實現(xiàn)機器人的移動，通過程序控制各個車輪電機的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)機器人的轉(zhuǎn)彎，通過渦輪裝置實現(xiàn)電機的自鎖從而控制機器人的輪足的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)機器人的越障跨溝等等功能，總之，輪足復(fù)合式機器人是人們設(shè)置指定的程序通過中控系統(tǒng)實現(xiàn)機器人橫移、越障或爬坡，跨溝、轉(zhuǎn)彎等多種功能。

為了使機器人能夠順利地跨越一定寬度的障礙物，應(yīng)該將輪足的結(jié)構(gòu)設(shè)計成可以越障的結(jié)構(gòu)。

考慮到四連桿機構(gòu)的設(shè)計較為簡單，在這里我們選擇四連桿機構(gòu)（圖1）作為輪足復(fù)合式機器人的越障機構(gòu)，最主要的一點就是平行四邊形連桿機構(gòu)更容易控制機構(gòu)的角速度，這對于機器人的整個的控制來說是最大的優(yōu)點。

設(shè)計平行四邊形連桿機構(gòu)時，將每一組輪足設(shè)計成長臂和短臂連接。并且長臂和短臂在同一平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，其平面在車身的側(cè)面，該機構(gòu)具有兩個自由度。由于機構(gòu)具有自鎖的特點，所以當機器人越障時，只需要控制電機的轉(zhuǎn)停和速度既可，而當機器人需要移動時，控制輪足的電機不讓它轉(zhuǎn)動而車輪電機轉(zhuǎn)動就行了。

作為地球上最成功的運動生物，多足昆蟲則以其復(fù)雜精妙的肢體結(jié)構(gòu)和簡易靈巧的運動控制策略，輕易地穿越了各種復(fù)雜的自然地形，甚至能在光滑的表面上倒立行走。因此，將多足昆蟲的行為學研究成果，融入到輪足復(fù)合式機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計與控制中，開發(fā)具有卓越移動能力的輪足復(fù)合式機器人，對于輪足復(fù)合式機器人技術(shù)的研究與應(yīng)用具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

輪足復(fù)合式機器人地形適應(yīng)能力強，具有冗余肢體，可以在失去若干肢體的情況下繼續(xù)執(zhí)行一定的工作，適合擔當野外偵查、水下搜尋以及太空探測等對自主性、可靠性要求比較高的工作。