王相鑫，李延斌，常 健，王 聰

（1.沈陽工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110870；2.中國科學(xué)院沈陽自動化研究所機(jī)器人學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽 110016；3.中科院機(jī)器人與智能制造創(chuàng)新研究院，遼寧 沈陽 110000）

1 引言

可變形機(jī)器人越來越多的被應(yīng)用于災(zāi)后救援類型的工作中，面對各種災(zāi)害過后具備不同特點(diǎn)的所形成的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境，可變形機(jī)器人因其具備多種構(gòu)型所形成的多種運(yùn)動模式可以適應(yīng)具備不同地形特點(diǎn)的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境，正因這種特點(diǎn)使得可變形機(jī)器人在災(zāi)后救援方面具備獨(dú)特的優(yōu)勢［1-3］。

可變形機(jī)器人的工作環(huán)境決定機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。而在輪式、足式和履帶式這三種行走機(jī)構(gòu)中，履帶式行走機(jī)構(gòu)具備結(jié)構(gòu)簡單控制容易的優(yōu)點(diǎn)，在具備優(yōu)點(diǎn)同時也有著轉(zhuǎn)向性能差，運(yùn)動過程中出現(xiàn)滑移現(xiàn)象等缺點(diǎn)。文獻(xiàn)［4-5］都對履帶式機(jī)器人的轉(zhuǎn)向滑移現(xiàn)象進(jìn)行深入的研究并提出一定的解決辦法。履帶式行走機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向性能差的原因并不是只是因?yàn)榛片F(xiàn)象的存在，還存在著很多其他的影響因素，例如，地面摩擦系數(shù)，履帶材料，機(jī)器人構(gòu)型等因素，這些因素都會對最終的轉(zhuǎn)向性能好壞產(chǎn)生影響［6］。因此要形成相對完善的轉(zhuǎn)向性能評價體系需要在對轉(zhuǎn)向性能進(jìn)行研究的同時，完善轉(zhuǎn)向性能的誤差分析，形成準(zhǔn)確的、系統(tǒng)的分析過程。通過確定性能評價指標(biāo)來完成對四模塊可變形機(jī)器人的轉(zhuǎn)向性能的理論研究。對于四模塊可變形機(jī)器人來說，轉(zhuǎn)向性能需要檢測兩種影響因素，分別是轉(zhuǎn)向靈活性以及轉(zhuǎn)向半徑。對于機(jī)器人在轉(zhuǎn)向過程中其他對轉(zhuǎn)向運(yùn)動有影響的因素，可以將其歸類為誤差因素中，計(jì)算相應(yīng)的影響系數(shù)即可進(jìn)一步完善對四模塊可變形機(jī)器人的轉(zhuǎn)向性能分析從而最終完成四模塊可變形機(jī)器人的轉(zhuǎn)向性能評價體系構(gòu)建［7］。

這里主指在于研究四模塊可變形機(jī)器人的轉(zhuǎn)向性能研究，可以使得四模塊可變形機(jī)器人在災(zāi)后環(huán)境中能夠用適宜的構(gòu)型進(jìn)行轉(zhuǎn)向運(yùn)動。主要需要解決四模塊可變形機(jī)器人的轉(zhuǎn)向性能評定問題，制定一個規(guī)范的，合理的性能評價體系，能夠更加快速準(zhǔn)確的確定各構(gòu)型所具備的轉(zhuǎn)向性能高低。

2 機(jī)器人結(jié)構(gòu)說明

這里主要的評價對象是四模塊可變形機(jī)器人，外形，如圖1所示。

圖1 四模塊可變形機(jī)器人Fig.1 Four Module Deformable Robot

四模塊可變形機(jī)器人主體是由四個相同的履帶式模塊機(jī)器人組成，通過模塊間的連接臂連接同時也通過連接臂作為變形的媒介。模塊左右兩側(cè)各有一個俯仰關(guān)節(jié)和偏轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)用來進(jìn)行構(gòu)型變換。該機(jī)器人主要優(yōu)點(diǎn)在于構(gòu)型可變且構(gòu)型數(shù)量較多，眾多的構(gòu)型令機(jī)器人具備強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力，共擁有22種構(gòu)型，不同的構(gòu)型具備不同的特點(diǎn)。具體構(gòu)型變化［8］，如圖2所示。

圖2 四模塊可變形機(jī)器人構(gòu)型變化Fig.2 Configuration Change of Four Module Deformable Robot

四模塊可變形機(jī)器人眾多構(gòu)型中不同的構(gòu)型擁有不同的運(yùn)動性能適應(yīng)性，當(dāng)四模塊可變形機(jī)器人進(jìn)行轉(zhuǎn)向運(yùn)動時，可以分為兩種模式，分別適應(yīng)不同的機(jī)器人構(gòu)型。一種為大半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動模式，主要是通過內(nèi)側(cè)模塊與外側(cè)模塊形成速度差進(jìn)而形成轉(zhuǎn)向力矩達(dá)成轉(zhuǎn)向的目的，在運(yùn)動空間足夠的前提下，適合大部分構(gòu)型。另一種模式為小半徑轉(zhuǎn)向，主要是通過內(nèi)側(cè)模塊與外側(cè)模塊通過方向相反的運(yùn)動方向，達(dá)成在較小的空間內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)向的目的，這種運(yùn)動模式適用于部分對稱構(gòu)型。在小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動模式中除了傳統(tǒng)小半徑轉(zhuǎn)向外，還有協(xié)同小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動模式，這種運(yùn)動模式基本運(yùn)動原理與小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動類似，但在此基礎(chǔ)上，通過多模塊共同運(yùn)動將部分轉(zhuǎn)向阻力變?yōu)閯恿?，幫助機(jī)器人進(jìn)行更快的轉(zhuǎn)向。該模式不僅能夠在較小的空間內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)向運(yùn)動，而且因?yàn)槠洫?dú)特的運(yùn)動原理，使得原本無法進(jìn)行小半徑轉(zhuǎn)向的構(gòu)型能夠進(jìn)行小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動這種轉(zhuǎn)向模式進(jìn)一步擴(kuò)大了小半徑轉(zhuǎn)向的適用范圍。

3 大半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動分析與性能評價

針對四模塊可變形機(jī)器人的大半徑轉(zhuǎn)向進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，來確定轉(zhuǎn)向運(yùn)動性能評價指標(biāo)。在進(jìn)行構(gòu)型選擇時，選擇的構(gòu)型，如圖3所示。因其較為平衡的各項(xiàng)運(yùn)動性能指標(biāo)以及在進(jìn)行構(gòu)型描述的時候比較全面。結(jié)合四模塊可變形機(jī)器人結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與運(yùn)動學(xué)相關(guān)知識做出如下分析：

圖3 大半徑轉(zhuǎn)向參數(shù)說明Fig.3 Description of Large Radius Steering Parameters

當(dāng)四模塊可變形機(jī)器人做出大半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動時，基本符合基本運(yùn)動原理，原理如式（1）所示：

結(jié)合當(dāng)前機(jī)器人結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與式（1）得到結(jié)果如式（2）所示

式中：l—轉(zhuǎn)向中心與模塊重心的水平距離；d—轉(zhuǎn)向中心與模塊重心距離；θ—各模塊重心與轉(zhuǎn)向中心連線與轉(zhuǎn)向中心與機(jī)器人整體重心連線夾角；v—模塊運(yùn)動速度，具體說明，如圖3所示。

針對大半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動，通過對運(yùn)動原理的研究與分析，了解四模塊可變形機(jī)器人在進(jìn)行大半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動時更加注重當(dāng)前環(huán)境的可運(yùn)動距離，然后才能判定當(dāng)前環(huán)境是否能夠進(jìn)行當(dāng)前構(gòu)型的大半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動，因此確定轉(zhuǎn)向半徑為大半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動的性能評價指標(biāo)，式（2）中可以確定轉(zhuǎn)向半徑。轉(zhuǎn)向半徑大小定義為：靠近轉(zhuǎn)向中心一側(cè)模塊中心與轉(zhuǎn)向中心的橫向距離，即：

式（2）中可知當(dāng)速度確定時，就可以求出轉(zhuǎn)向半徑大小，即轉(zhuǎn)向半徑與四模塊可變形機(jī)器人各模塊運(yùn)動速度有關(guān)系。機(jī)器人驅(qū)動輪由驅(qū)動電機(jī)直接驅(qū)動，由此可以得到如下公式：

式中：n—驅(qū)動電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速；i—驅(qū)動電機(jī)到驅(qū)動輪的減速傳遞比；v—模塊運(yùn)動速度。

結(jié)合式（2）、式（3）可得到轉(zhuǎn)向半徑，如式（6）～式（8）所示：

式中：a—相鄰模塊重心的距離；

h—模塊重心到轉(zhuǎn)向中心的垂直距離。

通過式（6）可知，可以對機(jī)器人轉(zhuǎn)向運(yùn)動產(chǎn)生影響的分別為當(dāng)前機(jī)器人所處的構(gòu)型和當(dāng)前模塊運(yùn)動速度。通過式（6）～式（8）三式可知當(dāng)前構(gòu)型對大半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動的影響程度。

4 小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動分析與性能評價

四模塊可變形機(jī)器人的小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動因?yàn)闄C(jī)器人的運(yùn)動特點(diǎn)可以分為傳統(tǒng)小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動以及協(xié)同小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動。其中協(xié)同小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動主要通過抬升部分阻礙轉(zhuǎn)向運(yùn)動的模塊的方式來減小模塊產(chǎn)生的阻力矩，從而達(dá)到加快轉(zhuǎn)向運(yùn)動的目的。因此此次分析主要針對傳統(tǒng)小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動。根據(jù)四模塊可變形機(jī)器人結(jié)構(gòu)建立簡化小半徑轉(zhuǎn)向模型，如圖4所示。

圖4 小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動模型Fig.4 Small Radius Turning Motion Model

通過圖4所建立簡化模型結(jié)合轉(zhuǎn)向運(yùn)動基本要求建立如下運(yùn)動學(xué)分析：

通過當(dāng)前構(gòu)型確認(rèn)當(dāng)前理想狀態(tài)的轉(zhuǎn)向速度比與轉(zhuǎn)向中心的關(guān)系式，如式（9）所示。通過簡化之后的構(gòu)型結(jié)合小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動原理，四模塊可變形機(jī)器人會處于向左轉(zhuǎn)向的運(yùn)動狀態(tài)，對當(dāng)前機(jī)器人運(yùn)動姿態(tài)進(jìn)行動力學(xué)分析：

式中：b1—模塊寬；b2—模塊間隙；Fa—各模塊牽引力；fa—地面阻力矩。

式（10）中Fa通過機(jī)器人結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與運(yùn)動原理可計(jì)算結(jié)果為式（11）所示。

式中：η1—傳動系統(tǒng)傳遞效率；η2—履帶運(yùn)動磨損系數(shù)，其大小為η2=0.95-0.0017v［10］；T—電機(jī)輸出扭矩；i—齒輪系傳動比；rk—驅(qū)動輪半徑。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時令控制臺重量與模塊重量相同，結(jié)合圖5可以得出轉(zhuǎn)向阻力矩為：

圖5 小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動轉(zhuǎn)向力矩Fig.5 Steering Torque of Small Radius Steering

式中：μx—垂直方向地面摩擦系數(shù)；m0—模塊重量；l—模塊長度；r—履帶輪半徑。

根據(jù)重力平衡條件結(jié)合圖5所示的當(dāng)前構(gòu)型可得重心偏移位置：

式中：Δm—控制臺重量；

l—模塊長度。

結(jié)合式（13）與式（12）可以進(jìn)一步變?yōu)椋?/p>

式（10）～式（16）中可以詳細(xì)的對四模塊可變形機(jī)器人在進(jìn)行轉(zhuǎn)向運(yùn)動時所受力的大小與方向，對機(jī)器人轉(zhuǎn)向運(yùn)動的運(yùn)動原理進(jìn)行了完整的說明，最終可得四模塊可變形機(jī)器人在進(jìn)行小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動時的力矩和為：

式中：TT—四個模塊機(jī)器人的轉(zhuǎn)向力矩。

四模塊可變形機(jī)器人在進(jìn)行小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動時因轉(zhuǎn)向半徑較小，因此對于轉(zhuǎn)向半徑這一評價指標(biāo)不進(jìn)行計(jì)算，但是因?yàn)樾枰獧C(jī)器人進(jìn)行近似的原地轉(zhuǎn)向，使得機(jī)器人在轉(zhuǎn)動相同角度時相比大半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動需要克服更多的轉(zhuǎn)向運(yùn)動產(chǎn)生的阻力，因此需要定義另一種評價指標(biāo)：轉(zhuǎn)向靈活性［9］。通過轉(zhuǎn)向靈活性來確定機(jī)器人轉(zhuǎn)向的困難程度，計(jì)算方式為直線運(yùn)動時電機(jī)輸出功率與轉(zhuǎn)向時機(jī)器人運(yùn)動輸出功率的比值。同時也以此為評價標(biāo)準(zhǔn)對機(jī)器人的多種構(gòu)型進(jìn)行小半徑轉(zhuǎn)向性能評價。

小半徑轉(zhuǎn)向的評價指標(biāo)轉(zhuǎn)向靈活度β主要用來計(jì)算相同情況下轉(zhuǎn)向運(yùn)動與直線運(yùn)動相比輸出功率產(chǎn)生的變化，變化越小則轉(zhuǎn)向越靈活。具體計(jì)算公式如下：

當(dāng)四模塊可變形機(jī)器人處于直行狀態(tài)時四個模塊處于同速前行狀態(tài)，因此輸出功率相同即：

式中：Pd—模塊輸出功率；

PS—四模塊可變形機(jī)器人處于直線運(yùn)動時的輸出功率。

當(dāng)四模塊可變形機(jī)器人處于轉(zhuǎn)向運(yùn)動狀態(tài)時輸出功率為：

由式（18）～式（20）可得：

結(jié)合式（7）、式（14）可以得到轉(zhuǎn)向靈活性為：

由于小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動轉(zhuǎn)向中心一般與當(dāng)前構(gòu)型幾何中心相近，因此結(jié)合式（22）可以得出針對四模塊可變形機(jī)器人在進(jìn)行小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動的通用轉(zhuǎn)向性能評價指標(biāo)，如式（23）所示。

式（21）中可以看出對小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動的性能評價指標(biāo)可以產(chǎn)生影響的有兩種，其中一種是當(dāng)前構(gòu)型，另一種是電機(jī)轉(zhuǎn)速。

5 仿真平臺搭建與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

5.1 大半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動仿真分析

通過對大半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)分析，建立速度與轉(zhuǎn)向半徑的數(shù)學(xué)模型，并通過Matlab軟件對該模型進(jìn)行分析，并將分析過程分為兩種類型：

第一種主要針對相同構(gòu)型條件下，不同速度對轉(zhuǎn)向半徑的影響程度。并設(shè)定初始參數(shù)，如表1所示

表1 初始參數(shù)Tab.1 Initial Parameters

通過初始參與的設(shè)定與數(shù)學(xué)模型的建立，所得結(jié)果，如圖6所示。

圖6 速度轉(zhuǎn)向半徑數(shù)學(xué)模型Fig.6 Mathematical Model of Speed Turning Radius

該類型分析主要針對相同構(gòu)型條件下不同模塊的速度變化對轉(zhuǎn)向半徑會產(chǎn)生的影響程度大小。通過圖7可以看出轉(zhuǎn)向半徑隨著速度的增加而增加但在增加到峰值后會開始產(chǎn)生回落，并最終降低到穩(wěn)定值。同時距離D模塊越遠(yuǎn)對相同速度變化條件下轉(zhuǎn)向半徑變化影響程度越大，同時有效速度越大（有效速度指轉(zhuǎn)向半徑大于0的速度值）。

圖7 模塊位置與轉(zhuǎn)向半徑關(guān)系Fig.7 Relationship Between Module Position and Steering Radius

第二種，針對同一模塊處于不同位置時速度對轉(zhuǎn)向半徑的影響結(jié)果，如圖7所示。

初始設(shè)置共有兩種位置設(shè)定，第一種為僅俯仰模塊運(yùn)動產(chǎn)生的垂直方向位置h變化，第二種為僅偏轉(zhuǎn)模塊運(yùn)動，即水平方向l變化，從圖中可以看出當(dāng)垂直方向位置h產(chǎn)生變化時，即圖7所示結(jié)果，會使轉(zhuǎn)向半徑最大值減小，增大速率減慢，但也更早會帶平穩(wěn)轉(zhuǎn)向半徑。當(dāng)水平距離l發(fā)生變化時，即圖7中虛線所示結(jié)果，可以看出與實(shí)線相比更早進(jìn)入有效運(yùn)動速度，但轉(zhuǎn)向半徑最大值變小。

通過以上分析可以得出以下結(jié)論：

（1）針對四模塊機(jī)器人進(jìn)行大半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動時在需求控制轉(zhuǎn)向半徑時，提供各模塊運(yùn)動速度提供參考區(qū)間。

（2）模塊運(yùn)動速度變化會對當(dāng)前構(gòu)型運(yùn)動產(chǎn)生一定的影響，但當(dāng)超過峰值后會影響程度會逐漸下降。

（3）構(gòu)型會因?yàn)閘或者h(yuǎn)數(shù)值的變化對轉(zhuǎn)向半徑產(chǎn)生影響但只會改變相應(yīng)轉(zhuǎn)向半徑對應(yīng)的速度區(qū)間，并不會改變速度變化對轉(zhuǎn)向半徑變化的變化趨勢。

針對以上結(jié)論，使用機(jī)器人實(shí)物進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本符合計(jì)算結(jié)果，試驗(yàn)過程，如圖8所示。

圖8 大半徑轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證Fig.8 Experimental Verification of Large Radius Steering

5.2 小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動運(yùn)動性能仿真建模

四模塊可變形機(jī)器人在進(jìn)行小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動時，因?yàn)檫\(yùn)動特點(diǎn)可知轉(zhuǎn)向半徑無法作為評價性能指標(biāo)，因此引入轉(zhuǎn)向靈活性這一概念來對小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動進(jìn)行性能評價。

通過對轉(zhuǎn)向靈活性進(jìn)行數(shù)學(xué)建模分析，并使用matlab進(jìn)行仿真，主要針對模塊當(dāng)前運(yùn)動速度與所受牽引力兩種參數(shù)作為主要影響參數(shù)，兩種參數(shù)通過式（5）、式（11）可知分別對應(yīng)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速與電機(jī)輸出扭矩，考慮機(jī)器人所選電機(jī)特點(diǎn)，選定電機(jī)輸出電流來對扭矩進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終得到結(jié)果，如圖9所示。

圖9 轉(zhuǎn)向靈活度Fig.9 Steering Flexibility

圖9中可以看出相比較于電機(jī)輸出電流電機(jī)轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)向靈活度影響程度上相差不多，但電機(jī)轉(zhuǎn)速主要集中于［3，4］這個數(shù)值區(qū)間對轉(zhuǎn)向靈活度產(chǎn)生影響，而電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速則在整個［0，100］工作區(qū)間都會產(chǎn)生影響。

接下來對該圖進(jìn)行詳細(xì)分析，忽略電機(jī)轉(zhuǎn)速對轉(zhuǎn)向靈活性的影響得到的圖像，如圖10所示。圖10中可以看出在電流比較小的情況下對轉(zhuǎn)向靈活度并沒有影響，當(dāng)電流超過2.6的情況下轉(zhuǎn)向靈活度急劇下降，可以說明在轉(zhuǎn)速一定的前提下，電機(jī)扭矩變大到一定程度才會加強(qiáng)機(jī)器人的轉(zhuǎn)向靈活度，對四模塊可變形機(jī)器人小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動產(chǎn)生有益影響。因此在進(jìn)行小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動時可以優(yōu)先選擇功率區(qū)間較大的參數(shù)組合。在一定的電機(jī)輸出電流的前提下，得到的圖像，如圖11所示。

圖10 電機(jī)電流對轉(zhuǎn)向靈活度的影響Fig.10 Influence of Motor Current on Steering Flexibilit

圖11 電機(jī)轉(zhuǎn)速對轉(zhuǎn)向靈活度影響Fig.11 Influence of Motor Speed on Steering Flexibility

在電機(jī)輸出電流確定的條件下，轉(zhuǎn)向靈活度與電機(jī)轉(zhuǎn)速成一定比例下降的趨勢，即在四模塊可變形機(jī)器人在進(jìn)行小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動時電機(jī)轉(zhuǎn)速越大對轉(zhuǎn)向運(yùn)動的增益越強(qiáng)。

通過以上建模分析可以得出結(jié)論：四模塊可變形機(jī)器人進(jìn)行小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動時需要對電機(jī)動力參數(shù)區(qū)間進(jìn)行選擇，適宜的動力參數(shù)區(qū)間會對轉(zhuǎn)向運(yùn)動有良好的增益效果。

結(jié)合以上結(jié)論，并通過機(jī)器人實(shí)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并得到的結(jié)果，如圖12所示。通過統(tǒng)計(jì)電機(jī)輸出功率并通過計(jì)算得到轉(zhuǎn)向靈活性數(shù)值然后與計(jì)算結(jié)果相互驗(yàn)證，所得結(jié)果與計(jì)算結(jié)果偏差均不超過10%，最終結(jié)果基本符合預(yù)期計(jì)算結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如表2所示。

表2 轉(zhuǎn)向靈活性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.2 Steering Flexibility Experimental Data

圖12 小半徑轉(zhuǎn)向運(yùn)動實(shí)驗(yàn)Fig.12 Small Radius Turning Motion Experiment

6 結(jié)論

（1）通過對四模塊可變形機(jī)器人的轉(zhuǎn)向性能評價指標(biāo)進(jìn)行研究，完成四模塊可變形機(jī)器人性能評價指標(biāo)體系的一部分，并且加深對四模塊可變形機(jī)器人的轉(zhuǎn)向性能的認(rèn)知程度。通過確定兩項(xiàng)轉(zhuǎn)向運(yùn)動性能指標(biāo)對機(jī)器人的轉(zhuǎn)向運(yùn)動性能進(jìn)行評定，通過轉(zhuǎn)向靈活性與轉(zhuǎn)向半徑兩項(xiàng)指標(biāo)分別對不同構(gòu)型的兩種轉(zhuǎn)向模式分別進(jìn)行了鑒別，結(jié)合多項(xiàng)運(yùn)動性能的運(yùn)動性能指標(biāo)完成對構(gòu)型變換網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，剔除部分無法完成的構(gòu)型與變換途徑，簡化構(gòu)型變換途徑，加強(qiáng)構(gòu)型變換網(wǎng)絡(luò)的目的性。

（2）通過性能評價指標(biāo)的確定對四模塊可變形機(jī)器人的轉(zhuǎn)向性能部分從理論模型變?yōu)閿?shù)學(xué)模型，進(jìn)一步加強(qiáng)四模塊可變形機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中的狹窄空間運(yùn)動的能力。通過對構(gòu)型的轉(zhuǎn)向性能的進(jìn)一步理解，當(dāng)機(jī)器人處于災(zāi)后現(xiàn)場時，可以有目的性的使用對應(yīng)構(gòu)型進(jìn)行應(yīng)對與解決。