"一种新型轮椅机器人爬越楼梯过程倾翻稳定性分析,研究了一种具有变形履带机构的轮椅机器人,该机构能在主动张紧力控制下适应凸形地形,形成凹形变形,增强越障能力。文章重点探讨了机器人在爬楼梯时的构型变化、乘坐者姿态描述,并应用Force-Angle方法来计算和评估倾翻稳定角,以判断机器人的稳定性。通过仿真分析,研究了机器人自身运动状态和乘坐者姿态变化对爬楼梯过程中倾翻稳定性的影响。" 本文详细介绍了针对老年人和行动不便者设计的一种新型轮椅机器人,其创新之处在于采用了变形履带机构。这种机构能够根据地形变化,特别是面对楼梯这样的障碍时,主动调整履带的张紧力,使得履带在接触凸形地形时能产生凹形变形,从而提高爬越楼梯的能力。这一设计显著增强了轮椅机器人的越障性能,使其能够更加安全、有效地帮助乘坐者穿越楼梯。 在分析轮椅机器人爬楼梯的稳定性时,作者提出了构型变化规律和乘坐者姿态描述方法。构型变化规律关注机器人在攀爬过程中各部分的相对位置和形状改变,而乘坐者姿态描述则考虑了乘坐者的体重分布和身体倾斜角度,这些都是影响倾翻稳定性的关键因素。为了量化这种稳定性,研究者运用了Force-Angle方法,这是一种通过计算系统质心位置和危险倾翻边界来评估机器人稳定性的技术。通过这种方法,可以确定出一个倾翻稳定角,当机器人的倾斜角度超过这个稳定角时,就可能存在倾翻的风险。 仿真分析部分,作者模拟了多种可能的情况,包括机器人自身的不同运动状态(如速度、加速度等)和乘坐者的不同姿态(如身体前倾、后仰等)。这些分析揭示了各种因素如何影响爬楼梯过程中的倾翻稳定性,为优化设计和控制策略提供了理论依据。 这项研究为轮椅机器人的安全性设计提供了新的思路和技术手段,对于提升轮椅机器人的实用性、可靠性和用户体验具有重要意义。未来的研究可能会进一步探索如何将这种稳定性分析应用于实际产品,以确保在复杂环境下的安全操作。
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