智越者号：高性能越障机器人的巅峰之作

获奖等级：二等奖

设计者：汪明贵，李喆昊，陈文博

指导教师：许旻，董二宝

中国科学技术大学工程科学学院，合肥，230027

设计者充分调研了越障机器人的研究现状，在此基础上分析了当前越障机器人的越障结构和越障性能。本项目的目标是通过设置机器人将要越障的高度，分析和优化机器人越障机构的尺寸，设计出一款能够满足越障高度要求的机器人，并通过仿真和实验对机器人的越障性能进行验证。(www.xing528.com)

一般来说，机器人跨越有障碍物的地形有主动越障和被动越障两种。主动越障机器人需要根据环境条件主动地调整结构来适应地形，因此需要具备良好的地形感知能力，并能够根据地形准确地进行运动控制，这就增加了机器人设计和控制的难度。而被动跨越机器人的机构能够根据地形被动地进行自我结构调整来适应地形，不需要传感设备和太复杂的控制系统，可以大大降低设计难度。

我们小组自主设计和制作了一款能够被动跨越障碍物和自适应非结构化地形的六轮机器人——“智越者”号高性能越障机器人（图26）。它在结构上采用了可自适应调整的四边形结构，使其拥有良好的越障及适应复杂路面的能力。该机器人车高340mm，具有跨越单个240mm（相当于车轮直径的1.5倍）障碍物和连续台阶的能力，并且在翻越障碍物时不需要外部地面条件的先验信息，可被动地适应地形。这种良好的越障性能和被动适应地形能力，可以使机器人能够在有台阶和坑洼不平的环境中自由行走，提高了机器人对地形的适应能力。机器人具有的这种特点可以为未来智能机器人进入非结构化环境中工作提供一种结构参考。

该越障机器人有机械系统、电路系统和控制系统三个部分。我们重点展开了对机器人越障机构部分的分析和优化，通过结构优化，验证了机器人在仿真过程中顺利跨越设计高度的障碍物、连续的台阶和斜坡的能力。经过两个多月的设计制作，我们生产出了第一台物理样机，并对其进行试验，验证了系统良好的越障性能和实用性。

图26　“智越者”号高性能越障机器人