基于椭圆形成原理的可变形机器人结构研究
1机器人功能要求及技术性能指标
图 ２中，Ｌａ，Ｌｂ分别表示椭圆的长半轴和短半轴； Ｒ，ｒ１分别表示驱动轮半径和张紧轮半径；Ｐ１ 和 Ｐ２ 分 别是左右椭圆轨迹上的动点；Ｏ１和 Ｏ２分别是左、右椭 圆的左、右焦点。基于椭圆的几何关系，在动点 Ｐ１，Ｐ２ 上安装张紧轮，在焦点 Ｏ１，Ｏ２ 上分别安装驱动轮和从 动轮，通过摆臂张紧机构的运动实现张紧轮的椭圆运 动。摆臂张紧机构的作用是提高机器人的越障能力， 两摆动主臂的摆动轨迹虽然均不是整椭圆，但仍能满 足越障要求。该机构越障时的几种构型形态如表 ２ 所示。
１ 机器人功能要求及技术性能指标
的速度到达工作现场，因此需要有灵活切换行驶速度
１．１ 机器人功能要求
的能力，并规定速度安全界限。
课题组研究的机器人应满足以下的功能：
３）运动稳定性：机器人在不同的路段其运动性能
１）较强的负载能力，灵活的运输能力；
不同，特别是在崎岖复杂的路段需要有较高的抓地能
２）较强的越障性能，可以通过陡坡、台阶、沟壑和 力和稳定性。
图 ３ 行走机构构型推衍 Ｆｉｇｕｒｅ３ Ｄｅｒｉｖｅｄｏｆｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ
可采用对比法对已推衍的履带式行走机构构型的 特点进行比较，并根据特殊任务的需要选择合适的机 器人行走机构，构型特点见表 ３。 ２．２ 驱动方式
机器人的驱动方式常有前驱和后驱，对于构型 ｅ 履带机构，由于左右对称且履带构型不改变，可用前轮 或后轮驱动。构型 ｉ的可变形履带机构，采用驱动轮
变形金刚般的可重构机器人
变形金刚般的可重构机器人近年来，科学技术飞快发展，各种先进机器人不断涌现。
其中，最近几年备受关注的可重构机器人（reconfigurable robot）越来越引起人们的瞩目。
这种机器人具有变形金刚般的可变形态，在改变自身结构的同时还拥有较强的适应性和智能化程度，其应用范围十分广泛。
本文将从可重构机器人技术的基本概念、应用领域和未来发展等方面展开探讨。
**一、可重构机器人技术的基本概念**可重构机器人是指一种可以改变自身形态和结构，以适应特定环境或任务要求的机器人系统。
其形态可包括机器人的大小、形状、结构等方面，完全可以根据不同应用环境和任务的需要进行灵活的变形。
可重构机器人的核心技术主要有机构和控制两个方面。
机构方面，可重构的机器人需要有可调节的结构和机构，使机器人可以随时完成形态转变。
从机构上来看，可重构机器人常常采用元模块（meta-module）的思想，即将机器人分解为若干个模块化组成部分，组合和排列这些元模块即可实现机器人构形的快速变换。
控制方面，可重构机器人需要完成特定的变形映射，以及适应特定任务的运动规划和控制策略。
这就要求机器人的控制系统具有高度的智能化和适应性，能够根据环境变化和任务要求灵活进行结构和运动控制。
**二、可重构机器人的应用领域**随着机器人技术和人工智能技术的不断发展，可重构机器人越来越多的被应用于不同领域，并取得了一定的成果。
下面介绍几个典型的应用领域。
**1.太空探索**太空探索一直是科学家们十分关注的领域，而可重构机器人则可以为太空活动提供强有力的支持。
在太空探索中，机器人需要在狭小且危险的环境中完成任务，而可重构机器人正是能够适应这种环境的理想选择。
例如，可重构机器人可以根据任务需要调整自身形体，从而完成不同的太空操作。
此外，它还可以配备可重构附属设备，在完成任务的同时还能改变自身的结构，以适应更复杂的太空任务。
**2.救援和灾害应对**灾害和紧急情况经常需要进行救援和清理工作。
变体飞行器及其变形驱动技术
基金项目:国家自然基金项目(90816003,50905085);教育部博士学科点基金资助(200802871067)作者简介:朱华(1978— ),男,江苏东台人,工学博士、副研究员,中国振动工程学会振动与噪声控制专业委员会委员、理事。
研究方向主要是超声电机及其应用技术。
主持国家自然科学基金,博士学科点基金,航空基金各1项。
在国内外期刊和会议上发表文章共15篇,SC I 检索3篇,E I 检索7篇,I STP 检索1篇,I N SPEC 检索1篇,授权国家发明专利2项。
变体飞行器及其变形驱动技术朱华,刘卫东,赵淳生(南京航空航天大学精密驱动研究所,江苏南京210016)摘 要:变体飞行器可以根据飞行环境的不同,自主地改变气动外形,更有效地完成飞行任务,是目前国内外飞行器领域的研究热点之一。
回顾了早期刚性变体飞行器、柔性变体飞行器及其变形驱动技术的发展过程。
通过对应用于变体飞行器的各种智能材料及作动器的性能特点的比较,总结出一种新型的压电作动器———超声电机在变体飞行器变形驱动上的技术优势,提出了利用超声电机来驱动小型变体飞行器变形所要研究的关键问题。
关键词:变体飞行器;压电作动器;超声电机;控制中图分类号:TH39;V221 文献标志码:A 文章编号:167125276(2010)022*******M orph i n g A i rcraft and ItsM orph 2dr i v i n g Techn i quesZHU Hua,L I U W ei 2dong,Z HAO Chun 2sheng(P re c isi o n D ri vi ng La bo ra t o ry o f N an ji ng U n i ve rs ity o f Ae r o nau ti c s a nd A str o nau ti c s,N an ji ng 210016,C h i na )Abstract:Mo r ph i ng a irc ra ft can cha nge its ae r o dynam i c shap e au t om a ti ca ll y acco rd i ng t o the fli gh t e nvir o nm e n t a nd p e rf o r m thefli ght ta sk m o re e ffe c ti ve l y .It be com e s a ho tspo t i n the re se a rch fi e l d of a e r ona uti c s.The de ve l o pm e nt o f m o r p h i ng a irc ra fts a nd the ir dri vi ng techni que s a re re vi ew e d.The p e rf o r m a nce cha rac te ris ti c s of eve ry ki nd o f i n te lli ge ntm a te ri a l a nd a c tua t o rs a re com pa re d w ith a nd the n the te chn i ca l adva ntage s o f a new p i e zo e l ec tri c a c tua t o r i .e.u ltra son i c m o t o r a re summ a ri zed.The i de a tha t ultra son i c m o 2t o rs a re use d t o a c tua te the m o r ph o f the sm a ll sca l e a irc ra ft is p r opo sed a nd som e key issue s ne e de d t o be i nve s ti ga te d.Key words:m o r p hi ng a irc raft;p i e zoe l ec tri c a c tua t o r;ultra so ni c m o t o r;con tr o l0 引言变体飞行器是将新型智能材料、作动器、传感器综合应用到飞行器的机翼上,通过柔顺、平滑、自主地改变飞行器的外形来改变其气动性能,以适应不同的飞行条件,扩展飞行包线和改善操纵特性,减小阻力,加大航程,减少或消除颤振、抖振和涡流干扰等的影响,从而更有效地完成各种飞行任务。
仿生学在机器人技术研究中的应用案例分析
仿生学在机器人技术研究中的应用案例分析人工智能和机器人技术的发展已经取得了重大突破，仿生学正逐渐成为机器人技术研究的重要方向之一。
仿生学是通过模仿生物体的结构和功能，将其应用于机器人设计和开发中。
本文将以1800字左右的篇幅，通过案例分析，探讨仿生学在机器人技术研究中的应用。
案例一：鸟类仿生机器人鸟类仿生机器人是一种通过模仿鸟类的飞行姿态和机械结构，设计和制造的机器人。
这种仿生机器人可以实现像真实鸟类一样的飞行表现和机动能力。
通过对鸟类翅膀的结构和运动方式的研究，科学家们设计出了一种类似鸟翼的机械结构，使得仿生机器人可以更加灵活地飞行和机动。
仿生学在鸟类仿生机器人的研究中被广泛应用，如仿鸟翼结构的设计、鸟类飞行姿态的模拟等。
这一技术的应用不仅能够提高机器人飞行效率，还可以应用于无人侦察、空中测绘等领域，具有重要的应用价值。
案例二：鱼类仿生机器人鱼类仿生机器人是一种通过模仿鱼类的游泳姿态和结构，设计和制造的机器人。
仿生学在鱼类仿生机器人的研究中发挥了重要作用，能够帮助科学家们理解鱼类在水中的游泳方式和动作机理。
通过仿生学的方法，科学家们设计出了类似鱼类的鳍和尾巴结构，使得仿生机器人可以像真实鱼类一样游动。
这种仿生机器人不仅在水下探测和水生生物学研究中具有重要应用，还可以用于海底考古、水下作业等领域。
案例三：昆虫仿生机器人昆虫仿生机器人是一种通过模仿昆虫的结构和行为，设计和制造的机器人。
昆虫在细小环境中具有出色的适应能力和行动能力，利用仿生学的方法，科学家们可以借鉴昆虫的结构和行为特点，设计制造更加灵活和具有敏捷性的机器人。
通过仿真昆虫的感知机构、运动机制和智能行为，科学家们开发出了一系列昆虫仿生机器人，如模拟蚂蚁的行为模式的聚集式探索机器人、模仿蜜蜂的轨迹搜索算法的飞行器等。
这些仿生机器人在农业、环境监测、救援等领域有着广泛的应用前景。
案例四：植物仿生机器人植物仿生机器人是一种通过模仿植物的结构和生长机制，设计和制造的机器人。
工业机器人驱动传动及传感系统组成
2.3.5 接近开关
接近开关也叫近接开关，又称无触点行程开关，它除可以完成行程控 制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测 速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自 动衔接等。它是一种非接触传感器。是用来代替传统的微动开关等机械式 触觉传感器的。由于接近开关不需要接触被测物体，所以其特点有工作可 靠、寿命长、功耗低、复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环 境等。
运行性能不同： 步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵
转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应 处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机 编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电 机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。
绝对式编码器的工作原理如下图所示。左图示意了从发光管经过分光滤 镜等光学组件，通过编码盘的透射光被光学敏感器件检测到的原理。右图是 一个8位（256点分辨率）绝对式编码盘的示意图。编码盘具有8个同心圆，分 别代表8个有效位。黑色表示不透光，白色表示透光。发光管发出的光线经过 分光组件后变成8组平行光，穿过编码盘的光投射到光学敏感器件上就可以得 到编码盘当前的角度信息。
2.2.3 行星减速器
行星减速器，是比较典型的减速器之一，相对尺寸较小，容易获得大的 速比。特点是低噪音、高精度、安装简单效率高。
行星式齿轮减速机的传动机构是齿轮，其结构简图很简单，有一大一小 两个圆，两圆同心，在两圆之间的环形部分有另外三个小圆，所有的圆中最 大的一个是内齿环，其他四个小圆都是齿轮，中间那个叫太阳轮，另外三个 小圆叫行星轮，如图所示。电机带动减速机的太阳轮，太阳轮再驱动支撑在 内齿环上的行星轮，行星轮通过其与外齿环的啮合传动，驱动与外齿环相连 的输出轴，就达到了减速的目的，减速比与齿轮系的规格有关。
工业机器人内部结构及基本组成原理详解
工业机器人内部结构及基本组成原理详解展开全文工业机器人详解你对工业机器人有着什么样的了解？关于工业机器人，我们过去也反反复复推送了很多的文章，在这一次，我们将尝试解决有关---在工业环境中使用的最常见的机器人和作业时经常会遇到的问题。
关于工业机器人定义什么可以被认为是一个工业机器人?什么不能被称为工业机器人？工业机器人直到最近才能避开这种混乱。
不是在工业环境中使用的每个机电设备都可以被认为是机器人。
根据国际标准组织的定义，工业机器人是一种可编程的三自由度或多轴自动控制的可编程多用途机械手。
这几乎是在谈论工业机器人时被接受的定义。
工业机器人自中年以来发生了什么变化？越来越多的工程师和企业家正在寻找越来越多的机器人技术，帮助在工业环境中优化工作流程的方式。
随着时代的发展和机器人技术的进步，机器人手臂必须为诸如仓储中使用的群组AGV等新手铺路。
我们经常说典型的工业机器人由工具，工业机器人手臂，控制柜，控制面板，示教器以及其他外围设备组成。
那么这些是什么？这些部分通常都在一起，控制柜类似于机器人的大脑。
控制面板和示教器构成用户环境。
工具（也称为末端执行器）是为特定任务设计的设备（例如焊接或喷涂）。
机器人手臂基本上是移动工具的东西。
但并不是每个工业机器人都像一个手臂。
不同机器人有不同类型的结构。
控制面板---操作员使用控制面板来执行一些常规任务。
（例如：改变程序或控制外围设备）。
应用“机器人工人”----什么时候应该使用工业机器人而不是人工？相信这个问题大家思考的次数并不少了。
理想情况下，这应该是双赢的。
想快速看到效果，你需要知道什么是别人最不喜欢的工作。
想得最多的是那些重复的，乏味的工作，需要从工作人员那边进行大量单调的行动，这个思考是正确的，因为正是如此，例如从一个输送机到另一个输送机。
如果总是相同的任务，您可以使用专门针对您的需求量身定制的自动化解决方案。
工厂的工作处理需要越来越灵活，在这些情况下，正确的解决方案是：可以试用用于不同任务的可重新编程的机器人进行任务操作。
仿生机器人设计原理与运动控制算法分析
仿生机器人设计原理与运动控制算法分析随着科学技术的不断发展，仿生机器人成为了一个备受关注的研究领域。
仿生机器人通过模仿生物体的结构、行为和功能，具备了更强大的适应性和灵活性。
为了实现仿生机器人的设计和控制，研究人员不断探索并提出了各种原理和算法。
本文将从仿生机器人的设计原理和运动控制算法两个方面进行详细分析。
一、仿生机器人的设计原理1. 结构与形态的仿生设计仿生机器人的结构与形态设计是模仿生物体的外形、骨骼结构、关节等特征，以实现相似的功能。
例如，在模仿人类手部结构时，仿生机器人的设计需考虑到手指的灵活性、力量传递和感知能力。
这样，在处理各种复杂任务时就具备了更好的操作性能。
因此，仿生机器人的结构与形态设计是实现其功能的基础。
2. 感知与反馈的仿生设计仿生机器人需要通过感知和反馈系统来获取环境信息和自身状态，以实现对环境的感知和自适应性。
为了实现这一目标，仿生机器人的设计通常包括高精度传感器、适应性控制和反馈系统。
例如，仿生机器人可以通过视觉传感器获取周围环境的信息，并通过反馈系统实时调整自身行为。
这种感知与反馈的仿生设计使得仿生机器人能够快速适应不同环境，并具备优化的行为。
3. 弹性材料与能源的仿生设计仿生机器人的运动需要弹性材料和能源的支持。
弹性材料的运用可以增加仿生机器人的柔软性和伸缩性，使得其在运动过程中更加灵活、自由。
能源的仿生设计则主要包括仿生能源的获取和存储。
例如，仿生机器人可以通过光合作用仿效植物的能量获取方式，或者通过仿生电池仿效动物的能量储存方式。
这种仿生设计有助于提高仿生机器人的运动效能和续航能力。
二、仿生机器人的运动控制算法1. 中枢模式发生器（Cyclic Motion Generator，CMG）中枢模式发生器是一种基于神经网络的控制算法，用于实现仿生机器人的周期性运动控制，例如仿生机器人行走的步态控制。
CMG模仿了生物体的中枢神经系统，并通过控制不同肌肉的激活时间和强度来实现运动步态。
椭圆形金属环垫设备工艺原理
椭圆形金属环垫设备工艺原理椭圆形金属环垫是一种机械密封件，广泛应用于石油、化工、航空航天等领域。
椭圆形金属环垫设备是一款用于加工椭圆形金属环垫的设备，其工艺原理主要包括以下几个方面。
1. 椭圆形金属环垫的切割椭圆形金属环垫通常是通过激光、电火花等方式进行切割的。
在选择切割方式时，需要考虑到椭圆形金属环垫的材质、厚度和形状等因素，以保证切割出的椭圆形金属环垫的质量和精度。
在切割椭圆形金属环垫时，需要使用专业的切割设备，如激光切割机、电火花切割机等，通过预先设定的参数和程序进行自动化切割。
切割完毕后，需要对切口进行修整和打磨，以保证椭圆形金属环垫的密封性。
2. 椭圆形金属环垫的成形成形是指将切割好的椭圆形金属环垫进行弯曲成形，以适应密封件的使用环境和要求。
在成形过程中，需要考虑到椭圆形金属环垫在弯曲时的应力和变形情况，以避免出现裂纹、变形等问题。
成形可以采用机械成形、液压成形、热处理成形等方式。
机械成形主要是通过模具和压力来进行成形；液压成形则是通过液压机的压力来进行成形；热处理成形则是利用高温和强制变形来实现成形。
3. 椭圆形金属环垫的焊接椭圆形金属环垫的焊接主要是指将多个椭圆形金属环垫进行焊接，以达到所需的密封效果。
焊接时需要注意椭圆形金属环垫的材质、厚度和形状等因素，以确保焊接质量。
焊接可以采用手工焊接或自动化焊接。
手工焊接主要是由技术工人通过手工操作进行焊接；自动化焊接则是采用机器人、焊接机等设备进行自动化焊接。
自动化焊接相对于手工焊接来说，可以有效提高效率和品质。
4. 椭圆形金属环垫的抛光和表面处理椭圆形金属环垫的表面光洁度和处理情况对其密封性能有一定的影响，因此需要进行抛光和表面处理。
抛光可以通过机械抛光和化学抛光来实现；表面处理可以采用喷砂、阳极氧化、电镀等方式进行处理。
在抛光和表面处理时，需要注意椭圆形金属环垫的材质和表面状态等因素，以避免出现表面瑕疵、氧化等情况。
抛光和表面处理完毕后，需要对椭圆形金属环垫进行清洗和干燥，以避免表面污染和腐蚀。
机器人本体结构
L轴和U轴结构
图左侧为L轴电动机 机器人大臂下端左侧与减速器输出盘连 接 右侧固连的小轴通过轴承支承在U轴连 杆内 减速器装在旋转体上 极限位置安装极限挡块 图右侧为U轴电动机 减速器输出转盘与连杆连接 下臂、上臂、拉杆和连杆构成平行四边 形机构 铰链中用园锥滚子轴承 用闷盖调整轴承间隙、并密封
机器人的本体结构
技术参数与选型
主要参数： 可搬重量 工作空间 重复定位精度 各轴最大旋转角度 各轴最大旋转速度 各轴许用扭转力矩 选型相关因素： 未端执行器重量 工件大小 作业条件 工作站布局
选型因素：驱动方式 传动形式 自由度数 结 构 可搬重量 工作空间
选择可搬重量因素： 末端执行器净重 末端执行器重心偏移 机器人最大速度及惯性 选择工作空间因素： 满足作业范围要求 工件置于机器人的最佳作业位置
六 自 由 度 机 器 人 的 传 动 和 外 观 图
机器人P点的工作空间示意图
S轴结构
电机减速器安装在机器人底座 内部 电机与减速器壳连成一体，并 与转动体连接。 减速器输出盘与底座连接 当电机转动，由于输出盘不动， 迫使电机减速器带动转动体转 动。 旋转体与固定底座间用推力向 心交叉短圆柱滚子轴承。 两个极限开关及死挡铁限制其 极限位置。
谐波传动原理
谐波传动原理
谐波传动原理
（2）同步齿型带
同步齿型带（带齿的皮带）、V型带（三角皮带）、平型 带、链、绳索（钢丝绳）、连杆等机构都是长距离传递运动 的机构。四连杆机构刚度好、精度高，机械手等系统上经常
运动控制编程基础
运动控制器DMC21*3系列命令语言 PRA=10000; SPA=100000; ACA=200000;DCA=200000; BGA
第3章3.6 机器人传动系统
工业机器人基础
1
第3章 机器人的机械结构系统
1.13工.1业概机述器人的基本概念 3.2 机器人机身及臂部结构 3.3 机器人腕部结构 3.4 机器人手部结构 3.5 机器人行走结构 3.6 机器人传动系统
2020/2/27
2
3.6 机器人传动系统
2020/2/27
机器人传动系统，是将驱动器输出的运动和动力传送
曲齿圆锥齿轮传动
交错轴斜齿轮传动
蜗轮蜗杆传动 7
3.6 机器人传动系统
1.1 工业机器人的基本概念
平面传动
空间传动
2020/2/27
8
3.6 机器人传动系统
❖ 齿轮链——齿轮传动形式 1.1 工业机器人的基本概念
2020/2/27
一级传动（反向）
二级传动（同向）
三级传动（反向）
一级传动（同向）
9
18
3.6 机器人传动系统
柔轮与刚轮齿面的啮合过程：
1.1 工业机器人的基本概念
2020/ห้องสมุดไป่ตู้/27
19
3.6 机器人传动系统
1.1 工业机器人的基本概念
2020/2/27
20
3.6 机器人传动系统
2020/2/27
3) 单级谐波齿轮常见的传动形式和应用
①1刚.1轮固工定业—机柔器轮人输的出基本概念
内循环滚珠丝杠
2020/2/27
1-凸键 2、3-反向器 4-丝杠 5-钢珠 6-螺母 7-反向器
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3.2 机器人机身及臂部结构
2020/2/27
丝杠传动举例：
1.1 工业机器人的基本概念
1-电动机； 2-蜗杆； 3-臂架； 4-丝杠； 5-蜗轮； 6-箱体； 7-花键套
椭圆规机构的设计与制作
内容摘要：在目前的手工绘图中，大多只能绘制直线和圆。
而椭圆的绘制却相当的难以去绘制。
因此本文就画椭圆的问题进行研究，并设计了这种椭圆规机构。
本机构采用动杆联接两回转副，固定导杆联接两移动副，导杆呈十字形，动杆上各点轨迹为长短径不同的椭圆的原理，并根据此原理制成。
本机构具有制作简单,使用方便,画出来的椭圆精确的特点。
此次通过对此机构的设计和改良，并以此编制相应的加工工艺和程序，并最终加工出椭圆规实物。
关键词：椭圆规机构设计制作；Abstract：In the current manual drawing, most can only draw a straight line and circle.And elliptic's drawing is quite difficult to draw. Therefore elliptic problem is studied in this paper, picture, and the elliptic customs agency.This institution adopts the lever connects two rotary vice, fixed piston rod connecting two mobile vice, piston rod is cross, lever trajectory length for different points on the principle of different diameter of ellipse, and according to this principle. This institution has made simple and easy to use, and draw out of the oval characteristics of accurate. The through the design of this mechanism and improvement, and to prepare the corresponding process and procedures, and finally work out elliptical customs forms.Key words：elliptic trammels gear design preparation；一、概述（一）、椭圆规的介绍1、椭圆规的简介对于机械专业类的学生和岗位来说，绘图是必不可少的经常性工作。
椭圆轨迹直摆凸轮组合机构的设计解析
1 绪论本课题要求设计一直摆凸轮组合机构，使给定在摆杆上的某个点实现预期椭圆轨迹，并在此基础上进一步设计出整个机构所需的所有零件的实体模型，然后将其装配组合，并进行运动仿真。
机构示意图如图1－1：图1－1 直摆组合凸轮机构示意图众所周知，人类创造发明机构和机器的历史十分悠久，并且随着人们对不同机器和机构的需求的日益增多，对它们的研究也在不断的深入，特别是在近代，科学技术的飞速发展使得机构和机器的种类和它们所能完成的功能得到了极大的丰富。
也正因为如此，机构和机器理论已经发展成为一门重要的技术基础学科。
在这一学科中，进一步完善传统典型机构的分析与综合方法，例如实现预期轨迹的机构的类型和设计方法的创新，仍是值得研究的课题。
在这一方面，对本课题的研究就有着重要的意义。
现代化的生产，许多都要求设备能实现某种预期轨迹来更好的生产，比如在食品加工机械中的馒头自动化生产线上，其馒头堆放机构就是一个利用组合机构来完成预期的馒头堆放轨迹的。
在实现预期轨迹的组合机构中，直摆凸轮组合机构是一种非常实用的机构，通过不同轮廓的直动凸轮和摆动通论驱动连杆配合运动，既能实现连续性预期轨迹，如星形线、内摆线、旋轮线、渐开线、正态曲线等；又能实现离散化预期轨迹，如人头像、金鱼、黑桃、三菱商标等。
所涉及到的工业生产：如专用线切割机床、专用电火花加工机床、专用焊接焊切机械手、专用几何测量仪器、行程控制机构及各类轻工机械等。
可以实现图案加工、电火花刻线等等。
因此，研究本课题不仅有其理论意义，也有着其现实意义。
该机构是由直动从动件凸轮机构与摆动从动件凸轮机构组成的联动凸轮机构（图－1），该机构具有3个活动构件（n=3），3个低副(P l =3)，2个高副(P h =2)，由平面机构自由度计算公式h l P P n --=23η[1] 故其机构自由度η为：123233=-⨯-⨯=η该机构原动件数目为1,与其机构自由度相等,故该机构成立。
通过建立直、摆组合凸轮机构的设计公式，从而得出该机构各构件位置、大小及形状尺寸、凸轮实际廓线、理论廓线。
一种可变形的机器人机构和巡检机器人[发明专利]
![一种可变形的机器人机构和巡检机器人[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d68cd7db83c4bb4cf6ecd10f.png)
专利名称：一种可变形的机器人机构和巡检机器人专利类型：发明专利
发明人：李方,贾绍春,樊广棉,黎健源,薛家驹,吴积贤申请号：CN202010387999.5
申请日：20200509
公开号：CN111496814A
公开日：
20200807
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种可变形的机器人机构和巡检机器人，机器人机构包括：功能装置箱、平衡侧壳、电池件和控制板；平衡侧壳分别可转动地安装于功能装置箱的两侧；其中一侧的平衡侧壳内安装有电池件，另一侧的平衡侧壳内安装有控制板；平衡侧壳与功能装置箱可拆卸连接；巡检机器人包括：机器人机构、机器人移动组件和视觉组件；机器人移动组件，安装于功能装置箱，用于驱动机器人机构移动；视觉组件，安装于功能装置箱，具有拍摄和录像功能。
本机器人机构用于机器人上，为机器人提供机座，使机器人具备了电池件与控制板的快拆式结构，并提高了机器人的平衡度，保证了机器人在活动过程中获得足够的平衡力，亦能方便了电池件和控制板的维护。
申请人：广东科凯达智能机器人有限公司
地址：528000 广东省佛山市顺德区大良街道五沙社区新凯路7号科盈国际工业园一期厂房二首层104单元及二层201单元
国籍：CN
代理机构：佛山市禾才知识产权代理有限公司
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机械原理椭圆机构
机械原理椭圆机构椭圆机构是一种基于椭圆形的运动轨迹的机构，它是机械原理中的重要组成部分。
椭圆机构的设计和应用广泛，它可以用于各种机械设备中，如汽车、飞机、机床、工程机械等。
椭圆机构的独特结构和运动特性使其成为许多机械设备中不可或缺的组成部分。
椭圆机构的结构椭圆机构由两个相互垂直的旋转轴和一个椭圆形的运动轨迹组成。
其中一个旋转轴被称为驱动轴，另一个旋转轴被称为从动轴。
椭圆机构的驱动轴通常被连接到发动机或电机，而从动轴则连接到机器的工作部件。
椭圆机构中的椭圆形运动轨迹是通过两个偏心圆的组合形成的。
这两个偏心圆的大小和位置决定了椭圆机构的运动特性。
椭圆机构的运动特性椭圆机构的运动特性是由其椭圆形运动轨迹决定的。
当驱动轴旋转时，从动轴将沿着椭圆形轨迹运动。
椭圆机构的运动特性包括以下几个方面：1. 变速性能：椭圆机构的运动速度随着从动轴位置的变化而变化。
从动轴在椭圆形轨迹的长轴上运动时，其速度较慢；而在短轴上运动时，其速度较快。
这种变速性能可以被应用于需要变速的机械设备中。
2. 反向运动：椭圆机构的从动轴可以反向运动。
当驱动轴旋转时，从动轴在椭圆形轨迹的一侧运动，然后在椭圆形轨迹的另一侧反向运动。
这种反向运动可以被应用于需要反向运动的机械设备中。
3. 正交输出：椭圆机构的从动轴的运动方向与驱动轴的运动方向正交。
这种正交输出可以被应用于需要正交输出的机械设备中。
椭圆机构的应用椭圆机构的应用非常广泛，它可以用于各种机械设备中。
以下是一些常见的应用：1. 汽车变速器：椭圆机构可以被用于汽车变速器中，以实现变速功能。
汽车变速器中的椭圆机构通常被称为“椭圆轮”。
2. 飞机起落架：椭圆机构可以被用于飞机起落架中，以实现起落架的收放功能。
3. 机床：椭圆机构可以被用于机床中，以实现工件的旋转和夹紧。
4. 工程机械：椭圆机构可以被用于工程机械中，以实现机械臂的旋转和伸缩。
总结椭圆机构是一种基于椭圆形的运动轨迹的机构，它具有变速性能、反向运动和正交输出等特点，可以被广泛应用于各种机械设备中。
机械原理椭圆机构
机械原理椭圆机构椭圆机构是一种常见的机械传动装置，它由两个或多个相互作用的椭圆齿轮组成，用于将旋转运动转换为直线运动或将直线运动转换为旋转运动。
它的原理是利用椭圆轮的特殊轮廓，将轮缘上的齿与针轮的针相互作用，从而实现转换。
椭圆机构的结构形式多种多样，其中最常见的是椭圆齿轮副和椭圆滚子副。
椭圆齿轮副是由两个相互作用的椭圆齿轮组成，其中一个齿轮的轮缘是椭圆形的，而另一个齿轮的轮缘则是圆形的。
当两个齿轮相互作用时，椭圆齿轮的轮缘上的齿与圆形齿轮的齿相互作用，从而实现旋转运动的转换。
椭圆滚子副是由两个相互作用的椭圆滚子组成，其中一个滚子的轮廓是椭圆形的，而另一个滚子的轮廓则是圆形的。
当两个滚子相互作用时，椭圆滚子的轮廓与圆形滚子的轮廓相互作用，从而实现直线运动的转换。
椭圆机构的应用非常广泛，它被广泛应用于各种机械传动装置中，如汽车变速箱、机床、印刷机、纺织机等。
在这些应用中，椭圆机构的特殊结构和工作原理使它能够提供高效、稳定的传动效果，从而提高机械设备的性能和可靠性。
除了椭圆齿轮副和椭圆滚子副之外，还有一些其他的椭圆机构，如椭圆齿条副、椭圆铰链副等。
这些椭圆机构的结构形式和工作原理都有所不同，但它们都具有将旋转运动转换为直线运动或将直线运动转换为旋转运动的特点。
在使用椭圆机构时，需要注意一些问题。
首先，椭圆机构的轮廓必须精确制造和加工，以确保其传动效率和稳定性。
其次，椭圆机构的使用寿命受到轮廓磨损和齿轮间隙的影响，因此需要定期进行维护和更换。
最后，椭圆机构的传动效率受到负载和工作条件的影响，因此需要根据实际情况进行选择和设计。
总之，椭圆机构是一种重要的机械传动装置，它具有独特的结构和工作原理，被广泛应用于各种机械设备中。
在今后的机械设计和制造中，椭圆机构将继续发挥重要作用，为机械设备的性能和可靠性提供有力保障。
椭圆的仿射变换
椭圆的仿射变换咱今儿个就来唠唠这个“椭圆的仿射变换”，听起来是不是有点儿高大上的感觉？其实吧，咱就把它当成是椭圆这个小朋友穿上了一身新衣裳，变成了另一个模样。
你想啊，椭圆这家伙平时就长得像个被压扁的圆圈圈，横着看、竖着看都一样。
现在呢，我们给它来个仿射变换，就像是给它披上了一件神奇的隐形衣，穿上这件衣裳，它就变得不一样了。
以前它是胖乎乎的，现在它可能变得瘦瘦长长，或者是歪歪扭扭的。
你可能在想，这有什么用呢？别急，听我说完。
咱拿个例子来说吧，假设你是个画家，你在画一个椭圆形的花瓶，本来它是端端正正的，可你突然心血来潮，想让它看起来像是被风吹歪了。
这时候，仿射变换就派上用场了。
你只需要轻轻一推，这个花瓶就歪了，歪得恰到好处，歪得有艺术感。
这不就有点儿像咱小时候玩的变形金刚吗？一推一拉，它就从一个机器人变成了车子，再一推一拉，又变成了飞机。
椭圆的仿射变换也是如此，它可以随心所欲地改变形状，变成你想要的任何模样。
当然了，这可不是儿戏。
仿射变换背后可是有着一套严谨的数学理论在支撑。
就像是厨师在做菜，虽然看起来是随手一撒盐、一洒油，但其实都是有讲究的。
椭圆的仿射变换也是如此，背后有矩阵变换、线性代数这些大道理在支撑。
你可能会问，那这些变换到底怎么做呢？其实很简单，就好比是把椭圆放到一个魔术盒子里，进去一个形状，出来就是另一个形状了。
想象一下，你把椭圆放进盒子，摇一摇，打开一看，哇！它变成了一个斜着的椭圆，或者是一个被拉长的椭圆。
这不仅仅是好玩儿，它在实际生活中也有大用场。
比如说，工程师们在设计建筑物的时候，就得考虑到地形的变化。
本来设计好的图纸，到了实际地形上可能就得变一变，这时候仿射变换就成了他们的好帮手。
还有啊，仿射变换在图像处理中也是个大明星。
你拍了一张照片，觉得构图不太满意，想调整一下角度、比例，这时候仿射变换就能帮你把照片扭转乾坤，让原本不协调的元素变得和谐。
这不像是在玩魔方吗？每一次转动，都在改变整体的布局和结构。
可变形履带式机器人行走机构设计及运动仿真
可变形履带式机器人行走机构设计及运动仿真李松;朱建柳;金晓怡;黄立新【摘要】针对移动机器人在非结构化地形环境中负载能力低、运动稳定性较差的问题,设计了一种可变形履带式机器人行走机构.该机器人采用4节履带构型,有效地增加了与地面的接触面积,从而提高了其运动稳定性.将椭圆形成原理应用于履带张紧机构的设计当中,采用双椭圆摆臂回转机构,设计可变形履带机器人模型.为了描绘机器人的越障性能,从运动学的角度分析了机器人在爬越台阶和跨越沟壑2种典型障碍的运动过程,并得出相应的越障极限参数.利用Adams建立仿真模型,对机器人的虚拟样机进行了动力学分析.仿真分析表明机器人能够翻越200 mm高的台阶和300 mm宽的障碍,并得出驱动机器人运动的力矩曲线图.本研究为后续改进及优化研究提供了参考.%Aiming at the problem of low load capacity and poor movement stability of mobile robot in unstructured terrain environment,a travel mechanism for reconfigurable tracked robot was designed.The robot applied the configuration with four tracks, which increased the contact area with the ground effectively and improved the movement stability.By applying the ellipse forming principle to the mechanism design of the crawler tension device, and adopting swing arm mechanism with two ellipses, the model of reconfigurable tracked robot was designed.For describing obstacle-surmounting performance of robot,the processes of climbing stair and crossing gully were analyzed from the viewpoint of kinematics,and obtaining the corresponding obstacle-surmounting limit parameters.By applying Adams the simulation model was built, and the dynamics of the virtual prototyping for robot was analyzed.The resultsshow that the robot succeeded in surmounting 200 mm high stair and 300 mm wide gully,and obtained the torque curve which could drive the motion for robot,which provides an effective method for the following study of improvement and optimization.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2018(036)001【总页数】6页(P29-34)【关键词】可变形履带式机器人;行走机构;越障性能;虚拟样机【作者】李松;朱建柳;金晓怡;黄立新【作者单位】上海工程技术大学机械工程学院,上海 201620;上海交通职业技术学院,上海 200431;上海工程技术大学机械工程学院,上海 201620;上海工程技术大学机械工程学院,上海 201620【正文语种】中文【中图分类】TP242机器人技术正逐渐转向可以在特殊环境中执行任务的特种机器人，而移动机器人是最早研究、应用最为广泛的一类特种机器人[1-3]。
工业机器人技术及应用(教案)2-工业机器人的机械结构和运动控制
第二章工业机器人的机械结构和运动控制章节目录2。
1 工业机器人的系统组成2。
1。
1 操作机2.1。
2 控制器2。
1.3 示教器2。
2 工业机器人的技术指标学习目标导入案例课堂认知扩展与提高本章小结思考练习2.3 工业机器人的运动控制2。
3。
1 机器人运动学问题2。
3。
2 机器人的点位运动…2。
3.3 机器人的位置控制课前回顾何为工业机器人？工业机器人具有几个显著特点,分别是什么？工业机器人的常见分类有哪些，简述其行业应用。
学习目标认知目标*熟悉工业机器人的常见技术指标*掌握工业机器人的机构组成及各部分的功能＊了解工业机器人的运动控制能力目标*能够正确识别工业机器人的基本组成*能够正确判别工业机器人的点位运动和连续路径运动导入案例国产机器人竞争力缺失关键技术是瓶颈众所周知，中国机器人产业由于先天因素，在单体与核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家.虽然中国机器人产业经过30 年的发展，形成了较为完善的产业基础,但与发达国家相比，仍存在较大差距，产业基础依然薄弱，关键零部件严重依赖进口。
整个机器人产业链主要分为上游核心零部件(主要是机器人三大核心零部件-—伺服电机、减速器和控制系统，相当于机器人的“大脑”)、中游机器人本体（机器人的“身体”）和下游系统集成商（国内95% 的企业都集中在这个环节上）三个层面。
课堂认知2.1 工业机器人的系统组成第一代工业机器人主要由以下几部分组成: 操作机、控制器和示教器。
对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统,它们分别由传感器及软件实现.工业机器人系统组成2.1.1 操作机操作机（或称机器人本体）是工业机器人的机械主体,是用来完成各种作业的执行机构。
它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成。
关节型机器人操作机基本构造机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰，可接装不同的机械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。
(1) 机械臂关节型工业机器人的机械臂是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体。
机器人控制原理
第二章机器人系统简介2.1 机器人的运动机构（执行机构）机器人的运动机构是机器人实现对象操作及移动自身功能的载体，可以大体分为操作手（包括臂和手）和移动机构两类。
对机器人的操作手而言，它应该象人的手臂那样，能把（抓持装工具的）手依次伸到预定的操作位置，并保持相应的姿态，完成给定的操作；或者能够以一定速度，沿预定空间曲线移动并保持手的姿态，并在运动过程中完成预定的操作。
移动机构应能将机器人移动到任意位置，并保持预定方位姿势。
为此，它应能实现前进、后退、各方向的转弯等基本移动功能。
在结构上它可以象人、兽、昆虫，具有二足、四足或六足的步行机构，也可以象车或坦克那样采用轮或履带结构2.1.1 机器人的臂结构机器人的臂通常采用关节——连杆链形结构，它由连杆和连杆间的关节组成。
关节，又称运动副，是两个构件组成相对运动的联接。
在关节的约束下，两连杆间只能有简单的相对运动。
机器人中常用的关节主要有两类：(1) 滑动关节(Prismatic joint): 与关节相连的两连杆只能沿滑动轴做直线位移运动，移动的距离是滑动关节的主要变量，滑动轴一般和杆的轴线重合或平行。
(2)转动关节(Revolute joint): 与关节相连的两连杆只能绕关节轴做相对旋转运动，其转动角度是关节的主要变量，转动轴的方向通常与轴线重合或垂直。
杆件和关节的构成方法大致可分为两种：(1) 杆件和手臂串联连接，开链机械手(2) 杆件和手臂串联连接，闭链机械手。
以操作对象为理想刚体为例，物体的位置和姿态各需要3 个独立变量来描述。
我们将确定物体在坐标系中位姿的独立坐标数目称为自由度（DOF（degree of freedom））。
而机器人的自由度是由有关节数和每个关节所具有的自由度数决定的（每个关节可以有一个或多个自由度，通常为1 个）。
机器人的自由度是独立的单独运动的数目，是表示机器人运动灵活性的尺度。
（由驱动器能产生主动动作的自由度称为主动自由度，不能产生驱动力的自由度称为被动自由度。
第六课 走椭圆的机器人 -【完整版】
第六课走椭圆的机器人【学习引言】当学习天文知识的时候，大家会发现我们所在的太阳系里八大行星都会按照一定的轨迹运动。
奇妙的轨迹运动是怎样的呢让我们自己动手来做一个会走椭圆轨迹的机器人，了解轨迹的奇妙吧。
【学习目标】1学会光电传感器和马达的配合使用；2学会编写机器人沿轨迹运行程序。
【学习任务】上一节课我们学习了如何搭建赛车模型，通过编写光电传感器程序使赛车在遇到线时停止运行。
那么如果想让赛车能够沿着椭圆轨迹运行，就需要重新编写程序。
下面，我们一起试着完成这个任务吧！实体模型：图2-6-1【学习实践】本节课我们继续使用上一节课搭建出来的赛车机器人模型，通过对程序进行重新设计来实现赛车沿着椭圆轨迹运行的功能。
现在，我们就从程序设计部分开始挑战吧！一、程序编写1打开机器人编程软件，新建一个名为“走椭圆的机器人”的文件。
图2-6-52在光电传感器选项中选择“等待光电值大于”图标，将其拖拽到编辑区，再依次加入马达M1和M2，速度分别为40和0。
图2-6-63按照上一步方法依次加入“等待光电值小于”和两个“马达”图标。
注意，此时马达M1的速度为0，马达M2的速度为40。
图2-6-74．为了让赛车能够持续沿椭圆轨迹运行，需要加入Whie循环，如图2-6-8所示。
图2-6-85程序编写好后，进行保存并下载到主控器中。
【学习交流】1、学习的经验和心得交流：2、学习到的知识和技能：（1）（2）（3）【学习拓展】本案例中光电传感器位于导向轮的右侧，将光电传感器的位置进行调换，使其位于导向轮左侧。
再次启动赛车机器人时会发现它不能正常运行，这说明光电传感器的位置变换影响相应的程序。
解决方法是对马达程序变换方向，即在程序中第一次加入的马达M1和M2的速度改为0和40，而第二次加入的马达M1和M2则是40和0。
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［研究·设计］DOI ：10．3969/j．issn．1005－2895．2019．02．003收稿日期：2018-09-07；修回日期：2019-01-10基金项目：上海市教委产学研专项基金（12ZT14）；上海市宝山区产学研合作基金（bkw2014115）；上海市宝山区科委产学研专项基金（CXY-2012-18）；上海工程技术大学研究生科研创新项目（E3-0903-17-01016）。
第一作者简介：董佳灵（1993），男，江西九江人，硕士研究生，主要研究方向为精密加工、高速加工理论。
通信作者：黄立新（1963），女，江苏海门人，工学博士，教授，主要研究方向为精密加工、高速加工理论。
E-mail ：1026756833@qq．com 基于椭圆形成原理的可变形机器人结构研究董佳灵，黄立新，朱建柳，李松，刘杰，丁子昊（上海工程技术大学机械与汽车工程学院，上海201620）摘要：针对可变形机器人在非结构化地形环境中作业能力低、环境适应性差等问题，设计了一种可变形履带式机器人行走机构。
在机器人履带张紧机构的设计中应用了椭圆形成原理；机器人模型中采用了双椭圆摆臂回转机构；为了增大与地面的接触面积，提高复杂环境下作业能力及稳定性，该可变形移动机器人采用4节履带构型。
该移动机器人兼具有腿式移动机构和履带式移动机构的特性，能在恶劣环境中进行物品运输、搬运负载和执行特种任务等作业。
应用结果表明该行走机构不仅具有安全可靠、环境适应性强等特点，且具备一定的越障性能和机动性能。
该行走机构能提高运输效率，节约人力和财力。
关键词：机器人；行走机构；可变形履带式；双椭圆摆臂回转机构中图分类号：TP242．3文献标志码：A文章编号：1005－2895（2019）02－0012－05Structural Design of Deformable Ｒobot Based on Ellipse Forming PrincipleDONG Jialing ，HUANG Lixin ，ZHU Jianliu ，LI Song ，LIU Jie ，DING Zihao（School of Mechanical and Automotive Engineering ，Shanghai University of Engineering Science ，Shanghai 201620）Abstract ：To solve the problems of low working ability and poor environmental adaptability of deformable robot in unstructured terrain environment ，a walking mechanism of deformable crawler robot was designed．The ellipse forming principle was applied in the design of the track tensioning mechanism and a double ellipse swing arm rotating mechanism was adopted in the robot model．In order to increase the contact area with the ground and improve the working ability and stability in complex environments ，the four-section track configuration was adopted in deformable mobile robot．The mobile robot has the characteristics of both a leg-type moving mechanism and a crawler-type moving mechanism which enables it to perform goods transportation ，load handling ，and some special tasks in a harsh environment．The application results show that the walking mechanism not only has the characteristics of safety ，reliability and strong environmental adaptability ，but also has certain obstacle-crossing performance and maneuvering performance．The walking mechanism can improve the transportation efficiency and save manpower and financial resources．Keywords ：robot ；walking mechanism ；deformable crawler type ；double ellipse swing arm rotating mechanism 近年来，随着自动化产业的不断升级，越来越多的领域使用机器人来代替人工作，特别是在恶劣的作业环境中。
目前用于物流运输等特种作业的设备，缺少灵活控制的移动装置，而且，在作业环境狭小以及地形多变的区域，对于重载物品的运输及精确定位安装存在相当大的困难，无法满足现代物流的需求［1］。
移动机器人技术已广泛应用于社会服务、救援救灾、航空探索和作战侦查等领域［2-3］。
如果将移动机器人应用于特种作业当中，会提高运输效率，节约大量的人力和财力。
对于地形复杂的区域需要有较强的越障性能和机动性能，对于恶劣的作业环境需要有较高的耐腐蚀、耐高温等功能，这就对机器人在零部件的选材上提出了较高的要求，同时要求机器人具有较强的环境适应能力。
第37卷第2期2019年4月轻工机械Light Industry Machinery Vol．37No．2Apr．2019课题组设计的移动机器人要求在结构简单和运动稳定性较高的基础上，具有一定的越障能力和较强的环境适应能力。
1机器人功能要求及技术性能指标1．1机器人功能要求课题组研究的机器人应满足以下的功能：1）较强的负载能力，灵活的运输能力；2）较强的越障性能，可以通过陡坡、台阶、沟壑和崎岖路段等障碍；3）结构简单紧凑，易维护保养；4）较强的执行能力，可以在非结构化环境中执行搬运、夹取等特种作业。
1．2机器人技术性能指标为实现以上的功能，课题组对移动机器人的外形结构、速度灵活性、运动稳定性、越障能力和载重能力［4］等方面提出了具体要求。
1）外形结构：研究的机器人属于小型移动机器人，其外形尺寸应在期望工作环境所能限制的尺寸范围内，结构要简单可靠。
2）速度灵活性：机器人在不同的路段需要以不同的速度到达工作现场，因此需要有灵活切换行驶速度的能力，并规定速度安全界限。
3）运动稳定性：机器人在不同的路段其运动性能不同，特别是在崎岖复杂的路段需要有较高的抓地能力和稳定性。
4）越障能力：越障性能是评价机器人翻越障碍能力的重要指标之一，需要能越过一定高度的障碍、一定深度的沟壑及一定角度的陡坡等障碍。
5）载重能力：机器人执行任务时不仅要承载车体及行走装置的负载，还要有足够的额外负载能力以实现一定的运输功能而且还要满足以上运动性能。
6）作业环境：高温、高压、辐射、污染、真空和高负载等人工无法直接作业的环境。
表1所示为移动机器人各个方面的性能参数要求。
表1性能参数要求Table1Performance index requirements行走机构移动方式满载自身质量/kg最大外形尺寸/（mmˑmmˑmm）巡航行驶速度/（m·s－1）越障行驶速度/（m·s－1）转向能力翻越台阶高度/mm跨越沟壑宽度/m最大爬坡角度/（ʎ）变形履带式≥2002250ˑ1220ˑ8002．00．4可原地转向≥500≥1≤30执行机构（机械臂）动作类型控制轴动作范围/（ʎ）J1J2J3J4J5工作半径/m末端负载/kg自由度连杆关节型J1，J2，J3，J4，J50 3600 1800 1200 1200 360≤1．5≤5052可变形移动机器人结构根据移动机器人的功能和技术性能参数要求，基于模块化的结构设计理念［4］，移动机器人行走装置主要由移动机构模块、执行机构模块和动力系统模块组成，其中移动机构模块主要是主动轮、从动轮、行星轮、履带和摆臂张紧机构等；执行机构模块主要是机械臂；动力系统模块主要是伺服电机、减速器等［5］。
2．1变形机构为实现移动机器人兼具有腿式移动机构和履带式移动机构的特性，移动机器人可变形履带结构的设计具有重要的意义［6］。
按履带运动方式是否变化可以把履带行走机构分为2种：固定履带式和可变形履带式［7］。
综合国内外履带式移动机器人行走机构构型的特点，各类履带式机器人之间并不是互不相关的，而是存在一定的联系和规律。
例如单节双履带式，其结构简单，能满足一般复杂地面的工作要求，但其爬斜坡、越沟壑等的越障能力较差，为改进其越障性能，在车体前端加装一对摆臂构成双节四履带式，使其能够爬越高度较大的障碍，但其越障能力仍然有限。
再在机器人上加装两对以上的摆臂构成多节多履带式，其越障能力进一步增强。
另一方面，许多可变形履带也是从上述构型中衍变出来的，因此可采用推衍法［8-10］对各类履带行走机构构型的设计进行推衍。
课题组研究的移动机器人的可变形行走机构将椭圆形成原理引入机器人行走机构的设计中，可推衍出摆臂张紧机构中心对称的可变构型的关节履带复合结构。
课题组采用双椭圆机构，如图1所示。
F1，F2分别表示左椭圆的左右焦点，在F1上安装驱动轮，F3，F4分别表示右椭圆的左、右焦点，在F4上安装从动轮，P1和P2分别是左右椭圆轨迹上的动点，在此处安装张紧轮，机构原理如图2所示。
·31·［研究·设计］董佳灵，等：基于椭圆形成原理的可变形机器人结构研究图1双椭圆机构Figure 1Biellipticalmechanism图2机构原理图Figure 2Mechanism diagram图2中，L a ，L b 分别表示椭圆的长半轴和短半轴；Ｒ，r 1分别表示驱动轮半径和张紧轮半径；P 1和P 2分别是左右椭圆轨迹上的动点；O 1和O 2分别是左、右椭圆的左、右焦点。