(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210737505.0 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 中国兵器 工业计算机 应用技术研究 所 地址 100089 北京市海淀区车道沟10号 申请人 天津商业大 学 (72)发明人 李陈　赵小川　常青　邵佳星　 史津竹　于彪　冯运铎　马燕琳　 王子彻　陈路豪　 (74)专利代理 机构 北京天达知识产权代理事务 所(普通合伙) 11386 专利代理师 刘忠俊 (51)Int.Cl. G06F 30/10(2020.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 17/10(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种陆空两栖机器人的爬行模态动力学建 模方法 (57)摘要 本发明涉及一种陆空两栖机器人的爬行模 态动力学建模方法， 属于两栖机器人技术领域， 解决了现有技术中机器人难以在建筑复杂空间 上有效发挥作用的问题。 本发明的步骤包括： 步 骤1： 对单个驱动爪进行运动学分析， 建立驱动爪 的运动学模型； 步骤2： 对爬 行模态的整体运动进 行分析， 建立所述陆空两栖机器人的运动学模 型。 本发明通过对陆空两栖机器人爬行模态进行 动力学建模分析， 明确了陆空两栖机器人在爬行 模态的力学特性和运行过程， 使其能够适应建 筑、 地下等复杂空间中全方位的运行使用。 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 CN 115048684 A 2022.09.13 CN 115048684 A 1.一种陆空两栖机器人的爬行模态动力学建模方法， 其特 征在于， 步骤 包括： 步骤1： 对单个驱动爪 进行运动学分析， 建立驱动爪的运动学模型； 步骤2： 对爬行模态的整体运动进行分析， 建立所述陆空两栖机器人的运动学模型。 2.根据权利要求1所述的陆空两栖机器人的爬行模态动力学建模方法， 其特征在于， 所 述陆空两栖机器人在爬行模态运动中， 驱动轮只绕两驱动轮的Y轴反向旋转。 3.根据权利要求2所述的陆空两栖机器人的爬行模态动力学建模方法， 其特征在于， 所 述陆空两栖机器人在爬行模态运动中， 三个轮爪的齿轮在所述驱动轮的啮合作用下一直处 于稳定展开状态， 并形成所述驱动爪。 4.根据权利要求3所述的陆空两栖机器人的爬行模态动力学建模方法， 其特征在于， 所 述步骤1中， 所述陆空两栖机器人在爬行模态运动中， 所述驱动爪包括定心 转动运动相位和 旋轮转动运动相位。 5.根据权利要求4所述的陆空两栖机器人的爬行模态动力学建模方法， 其特征在于， 当 所述陆空两 栖机器人机体重力方向与所述驱动爪的地面接触点A1和导向轮 地面接触点A2之 间的连线相交时， 所述驱动爪处于 定心转动运动相位。 6.根据权利要求4所述的陆空两栖机器人的爬行模态动力学建模方法， 其特征在于， 当 所述陆空两栖机器人机体重力方向穿过所述驱动爪的地面接触点A1时， 所述驱动爪处于两 种运动相位的临界状态。 7.根据权利要求4 ‑6任一项所述的陆空两栖机器人的爬行模态动力学建模方法， 其特 征在于， 所述旋轮转动运动相位下， 所述驱动爪n时刻的水平速度vC1xn和竖直速度vC1xn计算 公式为： 式中， Δt为离散化时间间隔， ωC1*为驱动爪 处于两运动相位的临界状态时驱动 轮中心 的转速， R1为驱动爪在旋轮转动相时转动半径， ΔEi为i时刻的动能变量， JK为驱动爪关于旋 转中心K点的转动惯量。 8.根据权利要求1 ‑3任一项所述的陆空两栖机器人的爬行模态动力学建模方法， 其特 征在于， 所述步骤2中， 所述陆空两栖机器人在世界坐标系W中的运动速度与所述驱动爪水 平速度的关系如下： 式中， D1为两驱动爪轮之间的距离， D2为导向杆到较远驱动爪轮之间的距离， θBz为机器权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115048684 A 2人绕世界坐标系z轴夹角， vBx为机器人绕世界坐标系W的x轴速度， vBy为机器人绕世界坐标 系W的y轴速度， ωBz为机器人绕世界坐标系W的z轴转速 。 9.根据权利要求8所述的陆空两栖机器人的爬行模态动力学建模方法， 其特征在于， 所 述驱动爪角加速度和驱动力矩之间的非线性方程 为： 式中， M2＝diag{m,m,JZ2}， 其中m为陆空两栖机器人质量， JZ2为陆空两栖机器人沿ZB轴 的转动惯量矩阵。 10.根据权利要求9所述的陆空两栖机器人的爬 行模态动力学建模方法， 其特征在于， S2 为运动速度与驱动轮角速度之间的雅克比矩阵， 具体为： 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115048684 A 3