环境探测的风力驱动多形态球形机器人的研究

球形机器人是传统机器人运动方式的突破，其滚动及不怕翻倒的特性使其更适合于危险或人类难以到达的复杂地形环境的探测。目前国内外的相关研究主要是内驱动球形机器人，然而能量问题对于环境探测机器人来说是非常重要的。本课题从空气动力学的设计思路出发，首先，提出一种风力驱动的多形态球形机器人的新构型，通过自动调整外部形状以改变作用在其上的风载，可实现滚动、跳跃、飞行等多种运动方式。其次，分析机器人各种运动方式的约束、切换条件及力学关系，提出不同运动方式下的机器人运动学和动力学建模及分析方法、以及环境探测的运动仿真方法。这种风力驱动多形态球形机器人结构简单、能耗小、成本低，可用于地球上的沙漠、火山、极地等特殊环境和月球、火星等行星环境的远距离大范围探测。所取得的理论与方法也可应用于其他风力驱动移动机器人的运动建模及分析仿真。