This paper presents a transformable track mechanism for wall climbing robots. The proposed mechanism allows a wall climbing robot to go over obstacles by transforming the track shape, and also increases contact area between track and wall surface for safe attachment. The track mechanism is realized using a timing belt track with one driving actuator. The inner frame of the track consists of serially connected 5R-joints and 1P-joint, and all joints of the inner frame are passively operated by springs, so the mechanism does not require any actuators and complex control algorithms to change its shape. Static analysis is carried out to determine design parameters which enable $90^{\circ}$ wall-to-wall transition and driving over projected obstacles on wall surfaces. A Prototype is manufactured using the transformable track on which polymer magnets are installed for adhesion force. The size of the prototype is $628mm{\times}200mm{\times}150mm$ ($Length{\times}Width{\times}Height$) and weight is 4kgf. Experiments are performed to verify its climbing capability focusing on $90^{\circ}$ wall to wall transition and driving over projected obstacle.
Various robot platforms have been designed and developed to perform given tasks in a hazardous environment for the purpose of surveillance, reconnaissance, search and rescue, and etc. We have considered a terrain adaptive hybrid robot platform which is equipped with rapid navigation on flat floors and good performance on overcoming stairs or obstacles. Since our special consideration is posed to its flexibility for real application, we devised a design of a transformable robot structure which consists of an ordinary wheeled structure to navigate fast on flat floor and a variable tracked structure to climb stairs effectively. Especially, track arms installed in front side, rear side, and mid side are used for navigation mode transition between flatland navigation and stairs climbing. The mode transition is determined and implemented by adaptive driving mode control of mobile robot. The wheel and track hybrid mobile platform apparatus applied off-road driving mechanism for various professional service robots is verified through experiments for navigation performance in real and test-bed environment.
In our paper, we propose an asymmetric single-tracked wheel system, and describe its structure and the method for maintaining the length of a transformable track system. And the method is reducing the gap of lengths. Therefore, we propose an efficient structure for transforming and explain motions with kinematics. Our transformable shape single-tracked mobile system has an advantage to overcome an obstacle or stairs by the variable arms in the single unity track system. But we will make the variable shape of tracked system get a drive that has a force to stand against a wall. In this case, we can consider this system to a rigid body and have a notice that this single tracked system is able to get vary shape with the variable arm angle. Considering forces balance along x-axis and y-axis, and moments balance around the center of the mass we have. If this rigid body is standing against a wall and doesn't put in motion, the force of flat ground and the rigid body sets an equal by a friction. In the same way, the force of a wall and the rigid sets an equal by a friction.
IVarious driving mechanisms to adapt to uneven environment have been developed for many urban search and rescue (USAR) missions. A tracked mechanism has been widely used to maintain the stability of robot's pose and to produce large traction force on uneven terrain in this research area. However, it has a drawback of low energy efficiency due to friction force when rotating. Moreover, single tracked mechanism can be in trouble when the body gets caught with high projections, so the track doesn't contact on the ground. A transformable tracked mechanism is proposed to solve these problems. The mechanism is designed with several articulations surrounded by tracks, used to generate an attack angle when the robot comes near obstacles. The stair climbing ability of proposed robot was analyzed since stairs are one of the most difficult obstacles in USAR mission. Stair climbing process is divided into four separate static analysis phases. Design parameters are optimized according to geometric limitations from the static analysis. The proposed mechanism was produced from optimized design parameters, and demonstrated in artificially constructed uneven environment and the actual stairway.
Various robot platforms have been designed and developed to perform given tasks in a hazardous environment for surveillance, reconnaissance, search and rescue, etc. We considered a terrain-adaptive and transformable hybrid robot platform that is equipped with rapid navigation capability on flat floors and good performance in overcoming stairs or obstacles. The navigation mode transition is determined and implemented by adaptive driving mode control of the mobile robot. In order to maximize the usability of wheel-track hybrid robot platform, we propose a terrain-adaptive and user-friendly remote controller and verify the efficiency and performance through its navigation performance experiments in real and test-bed environments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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