【摘要】： 四足步行機(jī)器是一種通過(guò)多桿機(jī)構(gòu)的創(chuàng)意組合來(lái)達(dá)到模仿馬匹的行走動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。該機(jī)器基于仿生機(jī)構(gòu)原理設(shè)計(jì),具有不同于一般輪式交通工具的特點(diǎn),能夠跨越障礙;對(duì)于該機(jī)器的研究為復(fù)雜步行機(jī)器人的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 本文從仿生設(shè)計(jì)的角度出發(fā),對(duì)真馬的腿部骨骼、步態(tài)、足部軌跡、重心補(bǔ)償特性進(jìn)行了分析總結(jié),通過(guò)對(duì)四、六、八連桿機(jī)構(gòu)的綜合性能的比較,確定了最后行走的方案。本文利用矢量環(huán)法建立了腿部連桿機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)方程,導(dǎo)出了該機(jī)構(gòu)的角位移、角速度、角加速度計(jì)算公式,通過(guò)MATLAB程序?qū)ν炔繖C(jī)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算仿真,并且對(duì)步行機(jī)器整體的步態(tài)機(jī)理進(jìn)行了全面的分析,得出了四腿著地順序。在運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)之上,建立了步行機(jī)器整體的靜力分析的數(shù)學(xué)模型,求出了步行機(jī)器在跨越段和支撐段的受力計(jì)算公式,并提出了連接力指標(biāo)(JFI)。本文在Pro/ENGINEER Wildfire環(huán)境下對(duì)各桿件進(jìn)行了三維造型,通過(guò)集成模式Pro/MECHANICA的Motion模塊對(duì)腿部機(jī)構(gòu)的虛擬仿真分析;以連接力指標(biāo)(JFI)為優(yōu)化目標(biāo),得到了一組優(yōu)化后的尺寸,其傳力性能較之以前有明顯提高。本文根據(jù)課題研制的過(guò)程,分別從紙板模型、動(dòng)畫模擬、方案論證、設(shè)計(jì)與制作、調(diào)試運(yùn)行及再設(shè)計(jì)幾個(gè)方面進(jìn)行了研究,提出了其中碰到的一些難題以及相應(yīng)的解決方法。 通過(guò)安裝運(yùn)行的初步驗(yàn)證,本文的研制成果具有獨(dú)創(chuàng)性和特殊的應(yīng)用前景。
【圖文】：

中國(guó)人堪稱是研制四足步行機(jī)器的先狀器的研究，最早申請(qǐng)專利的當(dāng)屬 1893 年由 構(gòu)由齒輪和連桿機(jī)構(gòu)組成，由人坐在馬背證；1913 年 Gechtolsheim 申請(qǐng)專利，也是獻(xiàn)中沒(méi)有關(guān)于實(shí)物的描述，故此時(shí)對(duì)于步行曲線而已；1960 年 Shigley 創(chuàng)作出以連桿組來(lái)控制步行機(jī)器的步態(tài)，此時(shí)對(duì)于步行機(jī)器 年，McGhee 和 Frank[2]制作出第一臺(tái)完全于步行機(jī)器的設(shè)計(jì)，則廣泛地應(yīng)用控制理機(jī)器上，并在足部裝設(shè)了維持水平方向行走ponis,和 Brown[4]以液壓缸及伺服馬達(dá)，制造對(duì)于四足步行機(jī)器的研究從單純的機(jī)構(gòu)逐向發(fā)展。

足步行機(jī)器的研究則起源于對(duì)《三國(guó)志》中木牛流馬基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)二十余年的潛心研究，創(chuàng)制出了單側(cè)十七流馬（如圖 1-5）[5]，，首開(kāi)了國(guó)內(nèi)研制純機(jī)構(gòu)步行機(jī)器連桿機(jī)構(gòu)，加上馬車，創(chuàng)作出王氏木車馬（如圖 1-6授帶領(lǐng)他的弟子，以王氏木車馬為基礎(chǔ)，研制出了一型（如圖 1-7）和六連桿型（如圖 1-8）步行機(jī)器[7]，0）、沈氏（如圖 1-11）步行機(jī)器[6] [8] [9]，大陸的王旭構(gòu)為對(duì)象，對(duì)其壓力角的優(yōu)化和桿件布層進(jìn)行了研究加上科學(xué)的分析和先進(jìn)的理論，使得國(guó)內(nèi)在步行機(jī)器的豐富和拓展。圖 1-2 Running Machine 步行機(jī)器[4]
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：TH112

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張國(guó)英;仿山羊坡地行走機(jī)構(gòu)的研究[D];河南科技大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2672410