校企合作畢業(yè)設計

復雜地形探測球形六足機器人設計與控制研究

最佳展示獎

資助企業(yè): 上海宇航系統(tǒng)工程研究所

資助年份: 2025

企業(yè)導師: 王衛(wèi)軍

指導教師: 齊臣坤

項目成員: 王晉凱 馬藝琴

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項目簡介

項目概述

面向我國月面探測任務,針對月面復雜地形通過和探測需求,有必要研究具有復合移動模式的月面探測小型機器人。六足爬行、球形滾動復合式機器人可探測多種復雜地形,具備六足爬行模式穩(wěn)定性高、越障性能好、適于崎嶇松軟地形探測以及球形滾動模式沿坡面滾動能耗低、速度快的優(yōu)點,本項目以此為背景進行球形-六足變構機器人的開發(fā)。

項目目標

本項目聚焦于研發(fā)一款具備六足爬行與球形滾動復合移動能力的創(chuàng)新型機器人,首先需完成多模式運動機構設計:構建可切換爬行與滾動形態(tài)的六足本體結構,通過關節(jié)聯(lián)動機構實現(xiàn)足式支撐與球體閉合的形態(tài)轉換,兼顧足式運動的越障靈活性與球形滾動的高效移動特性。同步進行虛擬仿真與驗證:利用多體動力學軟件建立機器人虛擬模型,仿真不同地形下的運動軌跡、能耗特性及穩(wěn)定性,優(yōu)化機構參數(shù)與控制邏輯。最終需完成物理樣機研制與實驗:集成輕量化機身、低功耗驅動模塊與自主控制軟件,驗證復合移動模式的可靠性。

項目成果

(1)完成六足爬行、球形滾動復合式機器人機械設計,包括移動機構和結構設計,開展移動模式仿真,進行機構和結構優(yōu)化,獲得驅動電機參數(shù)并完成選型。(2)完成六足爬行、球形滾動復合式機器人控制設計,包括控制硬件、算法和軟件設計,開展機器人控制仿真,提出適用于復合移動模式的機器人運動控制算法,包含六足爬行模式的移動控制、球形滾動模式的移動控制等。(3)研制出六足爬行、球形滾動復合式機器人樣機1臺,開發(fā)出控制軟件1套,開展實驗驗證研究,驗證機器人的功能和性能,完成研究報告1份。

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