中圖分類號:TH122 DOI:10.16578/j.issn.1004.2539.2025.07.012
0 引言
地面特種移動機(jī)器人可廣泛應(yīng)用在抗險救災(zāi)、執(zhí)行軍事任務(wù)等領(lǐng)域,其所面臨的大多是非結(jié)構(gòu)化的工作環(huán)境。地面通過性是評價機(jī)器人運(yùn)動性能的關(guān)鍵指標(biāo)。因而,如何提高非結(jié)構(gòu)化復(fù)雜環(huán)境下移動機(jī)構(gòu)的通過性,一直以來都是國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。常見的移動形式主要有輪式、履帶式、腿式7-8和復(fù)合式。輪式機(jī)構(gòu)通過1個或多個輪子與地面滾動摩擦2-4進(jìn)行移動,主要應(yīng)用在硬質(zhì)道路和平地環(huán)境中;在泥濘、雪地和沙地等惡劣地形條件時,易出現(xiàn)打滑、沉陷等狀況。履帶移動形式分為雙平行履帶式、雙鰭狀履帶式、四履帶式8-9、六履帶式[]、八履帶式[等,主要用于沙漠、雪地和不平坦的地面環(huán)境中,履帶移動速度較慢,能量消耗大,且機(jī)動性差。腿式機(jī)構(gòu)主要用于不平坦的地形和障礙物環(huán)境[1]123-126,相較于輪式和履帶式移動機(jī)構(gòu),具有較強(qiáng)的地面適應(yīng)性,但其機(jī)械和控制系統(tǒng)復(fù)雜,能耗利用率較低,維護(hù)成本較高;同時,足部末端與地面接觸面積小,在泥濘、沙地和雪地等地形中容易出現(xiàn)打滑和沉陷狀況。復(fù)合式移動機(jī)構(gòu)由輪子、履帶或者腿式機(jī)構(gòu)組合而成,包括輪-履式[12]、輪-腿式[13]、腿-履式[14]和輪-履-腿式[15-17]
特種機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下執(zhí)行任務(wù)時,既要有足夠的移動速度,又要兼具脫困能力。復(fù)合式移動機(jī)構(gòu)則具備了單個運(yùn)動模式的優(yōu)點(diǎn),是機(jī)器人在特殊環(huán)境下運(yùn)動的最優(yōu)選擇。德軍SDKFZ254輪履混合裝甲車[18]30-32裝載了輪履互換式移動機(jī)構(gòu),可在快速移動時收起履帶,復(fù)雜路面時懸空輪子,使履帶與地面接觸。……