巨型六肢腿履带足极地科考车跨越冰裂隙步态规划方法技术

本发明专利技术涉及一种巨型六肢腿履带足极地科考车跨越冰裂隙步态规划方法。包括跨冰裂隙准备步态、跨冰裂隙行进步态、跨冰裂隙复原步态；所述跨冰裂隙准备步态包括整体前移，左中肢腿履带足、右中肢腿履带足旋转支撑，左前肢腿履带足内收，右前肢腿履带足内收等共9步顺次分解动作；所述跨冰裂隙行进步态包括右前肢腿履带足、左前肢腿履带足外摆，整体前移，右中肢腿履带足、左中肢腿履带足侧摆，右后肢腿履带足、左后肢腿履带足内摆等共11步顺次分解动作；所述跨冰裂隙复原步态包括整体前移，左后肢腿履带足、右后肢腿履带足相向合拢等共3步顺次分解动作。实现巨型六肢腿履带足极地科考车跨越冰裂隙，避免造成人员车辆安全事故发生。

Gait planning method of giant six legged pedrail foot polar geoscience vehicle crossing ice crack

The invention relates to a gait planning method for a giant six leg crawler foot polar geoscience research vehicle to cross an ice crack. It includes the ice crack preparation gait, ice crack moving gait and ice crack recovery gait. The ice crack preparation gait includes the overall forward movement, the left middle leg crawler foot, the right middle leg crawler foot rotation support, the left front leg crawler foot adduction, the right front leg crawler foot adduction and so on. The ice crack moving gait includes the right front leg crawler foot and the left front leg crawler foot The front leg crawler foot swings outwards, moves forward as a whole, the right middle leg crawler foot, the left middle leg crawler foot swings sideways, the right rear leg crawler foot, the left rear leg crawler foot swings inwards and so on in a total of 11 steps of sequential decomposition action; the ice crack recovery gait includes the overall forward movement, the left rear leg crawler foot, the right rear leg crawler foot converges and so on in a total of 3 steps of sequential decomposition action. A giant six legged pedrail foot polar geoscience research vehicle is realized to cross the ice crack, so as to avoid the safety accident of personnel and vehicles.

【技术实现步骤摘要】
巨型六肢腿履带足极地科考车跨越冰裂隙步态规划方法
本专利技术涉及一种巨型六肢腿履带足极地科考车跨越冰裂隙步态规划方法。
技术介绍
南极冰盖的冰在重力作用下由高向低运动，产生冰川流动，当遇到底面凹凸不平时会使流动的速度产生差异。在底面凸起时，冰盖表层的冰运动速度比下面的冰要快一些，形成了冰裂隙。冰裂缝的出现对南极冰盖考察人员和装备构成了严重的威胁。现有轮式、履带式科考车或全地形车主要是在平整后的冰面行驶，遇到冰裂隙不能跨越，会发生陷入或者跌落冰裂隙的现象，造成人员和车辆安全事故。
技术实现思路
本专利技术的目的是实现巨型六肢腿履带足极地科考车跨越冰裂隙，避免人员车辆安全事故的发生。针对一种巨型六肢腿履带足极地科考车要实现冰盖运行中，需要一种能跨越冰裂隙步态规划方法，实现在极地运行的任务，提供一种巨型六肢腿履带足极地科考车跨越冰裂隙步态规划方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：巨型六肢腿履带足极地科考车跨越冰裂隙步态规划方法，其包括跨冰裂隙准备步态、跨冰裂隙行进步态和跨冰裂隙复原步态。进一步地，所述跨冰裂隙准备步态的步骤为：S1，整体前移：科考车整体前移接近冰裂隙边缘，当科考车左前肢腿履带足A或右前肢腿履带足B距离冰裂隙不超过1米时，科考车停止前移，执行S2；S2，右中肢腿履带足D旋转支撑：右中中关节锁定不动，右中履带足带动右中肢腿履带足D以右中上关节为中心向前旋转至右中肢腿履带足D支撑角度α6，右中肢腿履带足D支撑角度α6不超过35度，执行S3；S3，左前肢腿履带足A内收：左前上肢腿锁定不动，左前履带足带动左前下肢腿绕左前中关节向科考车内侧旋转45度，执行S4；S4，左中肢腿履带足C旋转支撑：左中中关节锁定不动，左中履带足带动左中肢腿履带足C以左中上关节为中心向前旋转至左中肢腿履带足C支撑角度α3，左中肢腿履带足C支撑角度α3不超过35度，执行S5；S5，右前肢腿履带足B内收：右前上肢腿锁定不动，右前履带足带动右前下肢腿绕右前中关节向科考车内侧旋转45度，执行S6；S6，左中履带足、右中履带足、左前履带足和右前履带足同时旋转复位：左中肢腿履带足C锁定不动，左中履带足以左中下关节为中心旋转至左中履带足复位角度β3；右中肢腿履带足D锁定不动，右中履带足以右中下关节为中心旋转至右中履带足复位角度β6；左前肢腿履带足A锁定不动，左前履带足以左前下关节为中心旋转至左前履带足复位角度β2；右前肢腿履带足B锁定不动，右前履带足以右前下关节为中心旋转至右前履带足复位角度β1；右前履带足复位角度β1、左前履带足复位角度β2、左中履带足复位角度β3和右中履带足复位角度β6不超过90度，执行S7；S7，整体前移：科考车整体前移再次接近冰裂隙边缘，执行S8；S8，左后肢腿履带足E旋转支撑：左后中关节锁定不动，左后履带足带动左后肢腿履带足E以左后上关节为中心向前旋转至左后肢腿履带足E支撑角度α4，左后肢腿履带足E支撑角度α4不超过35度，执行S9；S9，右后肢腿履带足F旋转支撑：右后中关节锁定不动，右后履带足带动右后肢腿履带足F以右后上关节为中心向前旋转至右后肢腿履带足F支撑角度α5，右后肢腿履带足F支撑角度α5不超过35度；完成跨冰裂隙准备步态。进一步地，所述跨冰裂隙行进步态的步骤为：S10，右前肢腿履带足B外摆跨越冰裂隙：先以右前上关节为中心，右前肢腿履带足B带动右前履带足水平方向向内旋转θ，θ不超过120度，接着右前上肢腿不动，右前下肢腿带动右前履带足向外摆动距离L2，跨越冰裂隙，执行S11；所述右前肢腿履带足B带动右前履带足水平方向向内旋转θ由下列公式求得：式中：L1为右前肢腿履带足B旋转θ时跨越冰裂隙距离，d为右前履带足与平台距离；所述右前下肢腿带动右前履带足向外摆动距离L2由下列公式求得：式中：L2为右前下肢腿带动右前履带足向外摆动的距离，b为右前下肢腿的长度，h为右前履带足的长度，δ为右前下肢腿外摆时所需角度，δ不超过120度，由下式求得：S11，左前肢腿履带足A外摆跨越冰裂隙：先以左前上关节为中心，左前肢腿履带足A带动左前履带足水平方向向内旋转θ，接着左前上肢腿不动，左前下肢腿带动左前履带足向外摆动距离L2，跨越冰裂隙，执行S12；S12，左后履带足和右后履带足旋转复位：左后上肢腿、左后中关节和左后下肢腿锁定不动，左后履带足以左后下关节为中心旋转至左后履带足复位角度β4；右后上肢腿、右后中关节和右后下肢腿锁定不动，右后履带足以右后下关节为中心旋转至右后履带足复位角度β5，左后履带足复位角度β4和右后履带足复位角度β5不超过90度，执行S13；S13，整体前移、左前肢腿履带足A和右前肢腿履带足B旋转支撑、左中肢腿履带足C和右中肢腿履带足D旋转预备：科考车整体前移；左前中关节锁定不动，左前履带足以左前上关节为中心带动左前肢腿履带足A向后旋转至左前肢腿履带足A支撑角度α2；右前中关节锁定不动，右前履带足以右前上关节为中心带动右前肢腿履带足B向后旋转至右前肢腿履带足B支撑角度α1；左中中关节锁定不动，左中履带足以左中上关节为中心带动左中肢腿履带足C向冰裂隙的反方向旋转至左中肢腿履带足C预备角度γ1；右中中关节锁定不动，右中履带足以右中上关节为中心带动右中肢腿履带足D向冰裂隙的反方向旋转至右中肢腿履带足D预备角度γ2；右前肢腿履带足B支撑角度α1、左前肢腿履带足A支撑角度α2、左中肢腿履带足C预备角度γ1和右中肢腿履带足D预备角度γ2不超过35度，执行S14；S14，左中履带足、右中履带足、左前履带足和右前履带足同时旋转复位：左中上关节、左中上肢腿、左中中关节和左中下肢腿锁定不动，左中履带足以左中下关节为中心旋转至左中履带足复位角度β3；右中上关节、右中上肢腿、右中中关节和右中下肢腿锁定不动，右中履带足以右中下关节为中心旋转至右中履带足复位角度β6；左前上关节、左前上肢腿、左前中关节和左前下肢腿锁定不动，左前履带足以左前下关节为中心旋转至左前履带足复位角度β2；右前上关节、右前上肢腿、右前中关节、右前下肢腿锁定不动，右前履带足以右前下关节为中心旋转至右前履带足复位角度β1，执行S15；S15，整体前移：科考车整体前移，位于冰裂隙上方，执行S16；S16，右中肢腿履带足D侧摆：右中中关节、右中履带足锁定不动，右中肢腿履带足D以右中上关节为中心带动右中履带足由侧面向前摆动跨越冰裂隙，执行S17；S17，左中肢腿履带足C侧摆：左中中关节、左中履带足锁定不动，左中肢腿履带足C以左中上关节为中心带动左中履带足由侧面向前摆动跨越冰裂隙，执行S18；S18，整体前移、同时左后肢腿履带足E和右后肢腿履带足F相向合拢：科考车整体前移，左后履带足带动左后肢腿履带足E、右后履带足带动右后肢腿履带足F，同时相向合拢，执行S19；S19，右后肢腿履带足F内摆：先以右后上关节为中心，右后肢腿履带足F带动右后履带足水平方向向内旋转θ，接着右本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种巨型六肢腿履带足极地科考车跨越冰裂隙步态规划方法，其特征在于，包括跨冰裂隙准备步态、跨冰裂隙行进步态和跨冰裂隙复原步态。/n

【技术特征摘要】
1.一种巨型六肢腿履带足极地科考车跨越冰裂隙步态规划方法，其特征在于，包括跨冰裂隙准备步态、跨冰裂隙行进步态和跨冰裂隙复原步态。


2.根据权利要求1所述的巨型六肢腿履带足极地科考车跨越冰裂隙步态规划方法，其特征在于，所述跨冰裂隙准备步态的步骤为：
S1，整体前移：科考车整体前移接近冰裂隙边缘，当科考车左前肢腿履带足A或右前肢腿履带足B距离冰裂隙不超过1米时，科考车停止前移，执行S2；
S2，右中肢腿履带足D旋转支撑：右中中关节锁定不动，右中履带足带动右中肢腿履带足D以右中上关节为中心向前旋转至右中肢腿履带足D支撑角度α6，右中肢腿履带足D支撑角度α6不超过35度，执行S3；
S3，左前肢腿履带足A内收：左前上肢腿锁定不动，左前履带足带动左前下肢腿绕左前中关节向科考车内侧旋转45度，执行S4；
S4，左中肢腿履带足C旋转支撑：左中中关节锁定不动，左中履带足带动左中肢腿履带足C以左中上关节为中心向前旋转至左中肢腿履带足C支撑角度α3，左中肢腿履带足C支撑角度α3不超过35度，执行S5；
S5，右前肢腿履带足B内收：右前上肢腿锁定不动，右前履带足带动右前下肢腿绕右前中关节向科考车内侧旋转45度，执行S6；
S6，左中履带足、右中履带足、左前履带足和右前履带足同时旋转复位：左中肢腿履带足C锁定不动，左中履带足以左中下关节为中心旋转至左中履带足复位角度β3；右中肢腿履带足D锁定不动，右中履带足以右中下关节为中心旋转至右中履带足复位角度β6；左前肢腿履带足A锁定不动，左前履带足以左前下关节为中心旋转至左前履带足复位角度β2；右前肢腿履带足B锁定不动，右前履带足以右前下关节为中心旋转至右前履带足复位角度β1；右前履带足复位角度β1、左前履带足复位角度β2、左中履带足复位角度β3和右中履带足复位角度β6不超过90度，执行S7；
S7，整体前移：科考车整体前移再次接近冰裂隙边缘，执行S8；
S8，左后肢腿履带足E旋转支撑：左后中关节锁定不动，左后履带足带动左后肢腿履带足E以左后上关节为中心向前旋转至左后肢腿履带足E支撑角度α4，左后肢腿履带足E支撑角度α4不超过35度，执行S9；
S9，右后肢腿履带足F旋转支撑：右后中关节锁定不动，右后履带足带动右后肢腿履带足F以右后上关节为中心向前旋转至右后肢腿履带足F支撑角度α5，右后肢腿履带足F支撑角度α5不超过35度；完成跨冰裂隙准备步态。


3.根据权利要求1所述的巨型六肢腿履带足极地科考车跨越冰裂隙步态规划方法，其特征在于，所述跨冰裂隙行进步态的步骤为：
S10，右前肢腿履带足B外摆跨越冰裂隙：先以右前上关节为中心，右前肢腿履带足B带动右前履带足水平方向向内旋转θ，θ不超过120度，接着右前上肢腿不动，右前下肢腿带动右前履带足向外摆动距离L2，跨越冰裂隙，执行S11；
所述右前肢腿履带足B带动右前履带足水平方向向内旋转θ由下列公式求得：



式中：L1为右前肢腿履带足B旋转θ时跨越冰裂隙距离，d为右前履带足与平台距离；
所述右前下肢腿带动右前履带足向外摆动距离L2由下列公式求得：



式中：L2为右前下肢腿带动右前履带足向外摆动的距离，b为右前下肢腿的长度，h为右前履带足的长度，δ为右前下肢腿外摆时所需角度，δ不超过120度，由下式求得：



S11，左前肢腿履带足A外摆跨越冰裂隙：先以左前上关节为中心，左前肢腿履带足A带动左前履带足水平方向向内旋转θ，接着左前上肢腿不动，左前下肢腿带动左前履带足向外摆动距离L2，跨越冰裂隙，执行S12；
S12，左后履带足和右后履带足旋转复位：左...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵富强，杜鹏阳，黄庆学，牛志刚，孙波，窦银科，常宝玉，吴红庆，
申请(专利权)人：太原科技大学，太原理工大学，中国极地研究中心，
类型：发明
国别省市：山西;14