机械工程学报

作者：阮强, 姚燕安, 武建昫

单位：1. 北京交通大学机械与电子控制工程学院 北京 100044;2. 清华大学机械工程学院 北京 100084

关键词：多足移动系统,最大行走速度,驱动效率,虚拟地面,轮廓曲线；

基金：国家自然科学基金资助项目（51735009）。

提出一种闭链多足移动系统的足地接触轮廓曲线设计方法，用于补偿在行走过程中因闭链连杆机构的足端轨迹不可调整而导致的机身垂向位移波动，从而有效提高移动速度并提升驱动效率。首先，针对由曲柄驱动的闭链多足移动系统进行运动特性分析，获得机身垂向位移波动与最大有效步频之间的函数关系，确定机身垂向位移波动幅值为限制移动速度提升的关键因素。其次，采用矢量环路法建立并求解机械腿的运动学模型，基于反转法原理在小腿坐标系下构造与机身固定的虚拟地面，由运动周期内小腿位姿随曲柄相位的连续变化形成虚拟地面直线簇，求解包络线方程得到足地接触轮廓曲线。然后，根据轮廓曲线的补偿相位进行闭链多足移动系统的整机布置设计，并基于ADAMS软件进行垂向位移波动、行走速度和缓坡负重行走的动力学仿真分析。最后，设计制作原理样机并开展平地测速试验和缓坡负重行走试验，验证了应用所提足地接触轮廓曲线设计方法补偿机身垂向位移波动以提升行走速度和驱动效率的可行性。

来源：2020年第17期

《机械工程学报》期刊编辑部

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