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作者：程月琳;李瑞琴;郭文孝;李航;潘武星;
单位：中北大学机械工程学院;中国煤炭科工集团太原研究院有限公司;中北大学仪器与电子学院;
摘要：【目的】为提高轮腿式移动机器人的地形适应能力，简化驱动与轮腿模式切换的控制，提出一种零耦合度且部分运动解耦的并联式变拓扑机械腿。【方法】首先，基于变拓扑机构的结构组成原理，设计了一种变拓扑运动副；其次，基于方位特征（Position and Orientation Characteristics, POC）集的拓扑设计理论，设计并分析了变拓扑机械腿；再次，基于拓扑特征运动学方法，求解出机械腿的符号式位置正解与逆解，并对机械腿的工作空间与奇异性进行分析；最后，由变拓扑机械腿构造了四足机器人，在陡坡和沟壑地形下进行了步态规划并测试其越障能力。【结果】变拓扑机械腿具有轮腿两种运动模式，在腿模式下的POC集为2R1T，在轮模式下的POC集为3T1R；基于变拓扑运动副实现的运动模式切换可使模式切换所需时间短、控制简单；越障测试表明，变拓扑机械腿对于陡坡和沟壑等复杂地形具有较强的通过能力。
关键词：机械腿;;POC集;;变拓扑;;运动解耦;;奇异位形
基金资助：中央引导地方科技发展资金项目（YDZJSX2024D079）;; 山西省研究生实践创新项目（2024SJ255）
