四履带四摆臂机器人越障能力分析
吕宏宇，钱瑞明
(东南大学机械工程学院，江苏 南京 211189)
摘要：针对一种四履带四摆臂机器人结构和设计参数，基于理论分析和仿真计算，建立了机器人总质心位置随摆臂摆角变化规律的数学模型，给出了减小总质心位置变化范围的途径；讨论了机器人跨越台阶、斜坡行走等典型工况下的运动状态，获得了机器人所能攀越台阶的最大高度与对应的机器人位姿，以及正向和横向两种斜坡运动时机器人所能适应的最大坡度角。为四履带四摆臂机器人在复杂环境下行走时摆臂运动和质心位置的控制提供了理论依据。
关键词：履带式机器人；四摆臂；质心位置；越障能力
中图分类号：TP242.3 文献标识码：A 文章编号：2095-509X(2019)05-0027-04

履带式机器人具有良好的越障能力和地面适应性，已得到广泛的应用。典型的履带式机器人可分为固定履带式机器人和摆臂履带式机器人，摆臂履带式机器人根据摆臂的数量可分为四履带双摆臂机器人和六履带四摆臂机器人。目前，履带式机器人多采用上述3种履带配置方式，国内外学者对它们越障特性和结构参数之间关系的研究较为系统，研究理论也较为成熟，而对于四履带四摆臂机器人越障特性和结构参数之间关系的研究则相对较少且不完善。本文从运动学的角度分析了四履带四摆臂机器人关于台阶、斜坡等典型障碍的越障运动机理，求出机器人最佳越障能力及对应的质心和摆臂的位置，为机器人越障时质心位置的控制提供理论依据。

1 四履带四摆臂机器人结构及设计参数
图1所示为四履带四摆臂机器人的结构模型，各摆臂均由独立的电机驱动。主要的结构参数标注如图2和图3所示，各参数的取值见表1。

图1 四履带四摆臂机器人结构模型
图2 机器人结构参数标注示意图
图3 机器人质心位置示意

表1 机器人结构参数
参数 数值 参数 数值
d0/mm 520 h0/mm 1.5
d1/mm 240 h1/mm 10
d2/mm 440 r1/mm 145
l0/mm 260 r2/mm 90
l1/mm 163 r3/mm 90
t0/mm 84.5m0/kg 75
t1/mm 64  m1/kg 10

作者简介：吕宏宇（1994—），男，硕士研究生，主要研究方向为机器人学, 337281582@qq.com.