Ubiquitous Field Transportation Robots with Robust Wheel-Leg Transformable Modules

要約

本稿では2つの現場搬送ロボットを紹介した。
どちらのロボットにも変形可能な車輪脚モジュールが装備されており、動作モードをスムーズに切り替えることができ、さまざまな困難な地形でも作業できます。
SWhegPro は 6 本の S 字型脚を備えており、困難な屋外の平坦でない地形でも荷物を輸送できます。
SWhegPro3 は 4 つの 3 インペラホイールを備えており、屋内シナリオで驚くべき階段昇降性能を発揮します。
通常の歯車駆動の変形機構とは異なり、セルフロック電動プッシュロッドで駆動する当社設計のモジュラーホイールは、高負荷でも正確かつ安定してモードを切り替えることができ、脚モードでのロボットの耐荷重が大幅に向上します。
この研究では、地形パラメータが変化したときのロボットの車輪脚モジュールの動作を分析します。
数学的モデルの導出と単純化された運動学モデルに基づく計算を通じて、ロボットパラメータと車輪脚構造パラメータを最適化する方法が最終的に提案されます。その後、設計と制御戦略が、さまざまな複雑な地形でのシミュレーションとフィールド実験を通じて検証され、
2台の現場搬送ロボットの作業パフォーマンスを、センサーデータの記録と評価方法の提案によって計算および分析します。

要約(オリジナル)

This paper introduces two field transportation robots. Both robots are equipped with transformable wheel-leg modules, which can smoothly switch between operation modes and can work in various challenging terrains. SWhegPro, with six S-shaped legs, enables transporting loads in challenging uneven outdoor terrains. SWhegPro3, featuring four three-impeller wheels, has surprising stair-climbing performance in indoor scenarios. Different from ordinary gear-driven transformable mechanisms, the modular wheels we designed driven by self-locking electric push rods can switch modes accurately and stably with high loads, significantly improving the load capacity of the robot in leg mode. This study analyzes the robot’s wheel-leg module operation when the terrain parameters change. Through the derivation of mathematical models and calculations based on simplified kinematic models, a method for optimizing the robot parameters and wheel-leg structure parameters is finally proposed.The design and control strategy are then verified through simulations and field experiments in various complex terrains, and the working performance of the two field transportation robots is calculated and analyzed by recording sensor data and proposing evaluation methods.

arxiv情報

著者 Haoran Wang,Cunxi Dai,Siyuan Wang,Ximan Zhang,Zheng Zhu,Xiaohan Liu,Jianxiang Zhou,Zhengtao Liu,Zhenzhong Jia
発行日 2024-10-24 07:50:40+00:00
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