第1章绪论 第1章绪论 1.1选题背景及意义 对于突发性的自然灾害（地震、泥石流、山体坍塌等）、高层建筑物火灾、煤 矿坍塌或者瓦斯爆炸事故、军事侦察以及危害人类生命财产安全事件发生后，靠 人力去搜集信息或者搜救幸存人员存在一定的危险性，并且救援人员和大型教援 机器往往无法靠近现场，因此需要救援人员携带一种便携式、重量轻和越障能力 优越的小型机器人赶赴现场实施救援工作。这些机器人需要具有体积小重量轻的 特点以便于救援人员随身携带至灾难现场，需要有较强的地形适应性，不仅可以 在规整的地面上快速有效地行走，而且具有一定的越障能力。因此，非规整地形 行走的机器人日益得到了国内外众多研究人员的重视，成为了移动机器人领域的 一个充满活力、具有挑战性的前沿发展方向。 轮式运动以其承载力大、速度快且平稳、抗撞击、结构简单和控制容易的优 点成为了最常见的移动方式；而且由于各种尺寸和材料的轮式结构易于获得且价 格便宜，与电动马达的协作也简单易行，从而以轮子为行走机构的移动机器人得 到了广泛的应用。 近年来，为了适应规则地形的快速和有效率的行走，以及在非规整地形中有 效越障的情况，单一的轮式移动机器人不能适应复杂的地形，所以很多研究人员 都是把精力放在基于轮腿组合式、履带式组合的机器人越障分析研究方面。然而 抛弃了轮式行走机构的方法便意味着行走效率的降低以及机器人本体的复杂化。 为了能在行走速度和越障能力方面达到较好的平衡，本课题选择一种类似于 轮子的异形轮作为行走机构，通过选取适当的轮子数量，组合起来。提出相应的 基于异形轮组合的小型机器人平台的架构、越障行走方式以及控制方法，从理论 上分析其越障性能的可行性，并用具体实验来加以验证。 1.2越障机器人概述 国内外关于机器人的定义和分类各有一些不同，国际标准化组织采纳了美国 机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机：或是为了执行不 同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统”。机器人的分类有很多 种，中国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和 特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器 人。而特种机器人则是除工业机器人之外的且用于非制造业并服务于人类的各种 先进机器人，其中包括：军用机器人、水下机器人、娱乐机器人、服务机器人、 农业机器人等。国际上的一些机器人学者也是从应用环境出发将机器人分为两类： 1第1章绪论 第1章绪论 1．1选题背景及意义 对于突发性的自然灾害(地震、泥石流、山体坍塌等)、高层建筑物火灾、煤 矿坍塌或者瓦斯爆炸事故、军事侦察以及危害人类生命财产安全事件发生后，靠 人力去搜集信息或者搜救幸存人员存在一定的危险性，并且救援人员和大型救援 机器往往无法靠近现场，因此需要救援人员携带一种便携式、重量轻和越障能力 优越的小型机器人赶赴现场实施救援工作。这些机器人需要具有体积小重量轻的 特点以便于救援人员随身携带至灾难现场，需要有较强的地形适应性，不仅可以 在规整的地面上快速有效地行走，而且具有一定的越障能力。因此，非规整地形 行走的机器人日益得到了国内外众多研究人员的重视，成为了移动机器人领域的 一个充满活力、具有挑战性的前沿发展方向。 轮式运动以其承载力大、速度快且平稳、抗撞击、结构简单和控制容易的优 点成为了最常见的移动方式；而且由于各种尺寸和材料的轮式结构易于获得且价 格便宜，与电动马达的协作也简单易行，从而以轮子为行走机构的移动机器人得 到了广泛的应用。 近年来，为了适应规则地形的快速和有效率的行走，以及在非规整地形中有 效越障的情况，单一的轮式移动机器人不能适应复杂的地形，所以很多研究人员 都是把精力放在基于轮腿组合式、履带式组合的机器人越障分析研究方面。然而 抛弃了轮式行走机构的方法便意味着行走效率的降低以及机器人本体的复杂化。 为了能在行走速度和越障能力方面达到较好的平衡，本课题选择一种类似于 轮子的异形轮作为行走机构，通过选取适当的轮子数量，组合起来。提出相应的 基于异形轮组合的小型机器人平台的架构、越障行走方式以及控制方法，从理论 上分析其越障性能的可行性，并用具体实验来加以验证。 1．2越障机器人概述 国内外关于机器人的定义和分类各有一些不同，国际标准化组织采纳了美国 机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不 同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统”。机器人的分类有很多 种，中国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和 特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器 人。而特种机器人则是除工业机器人之外的且用于非制造业并服务于人类的各种 先进机器人，其中包括：军用机器人、水下机器人、娱乐机器人、服务机器人、 农业机器人等。国际上的一些机器人学者也是从应用环境出发将机器人分为两类：