本文關(guān)鍵詞：仿青蛙跳躍機器人的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與運動綜合

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【摘要】：隨著人類探索地球的深入,在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的勘測任務(wù)越來越多,可代替人類在惡劣條件下完成相關(guān)任務(wù)的仿生機器人漸漸成為機器人研制的熱點。因而研制一種活動范圍廣、移動能力強、越障能力卓越且避險反應(yīng)迅速的仿生機器人有著重要的理論研究意義和廣闊的應(yīng)用前景。本論文以青蛙為研究對象,從機構(gòu)設(shè)計與仿真、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與仿真、性能優(yōu)化設(shè)計與仿真三個方面展開研究,旨在設(shè)計一種既具有較強越障能力,又具備很好環(huán)境適應(yīng)性的仿青蛙跳躍機器人。論文主要工作內(nèi)容如下：首先,以青蛙為研究對象,分析其骨骼結(jié)構(gòu)與運動軌跡,建立了機器人的數(shù)學模型,并在MATLAB軟件中對其跳躍階段進行仿真,得到桿件位置的變化與關(guān)節(jié)角度的變化。其次,在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方面提出了基于直線軸承的整體M型結(jié)構(gòu),保證了機器人起跳與落地時的穩(wěn)定性；在腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計方面,以C型柔性簧片將小腿、踝關(guān)節(jié)、腳掌合三為一,在機器人落地時可起到緩沖作用；在傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面,提出通過凸輪控制跳躍腿的壓縮周期,以實現(xiàn)機器人的連續(xù)跳躍。隨后,應(yīng)用ADAMS虛擬樣機技術(shù)對機器人進行動力學仿真。仿真結(jié)果顯示,間歇跳躍時的跳躍高度與理論計算基本相符,說明結(jié)構(gòu)設(shè)計合理可行。最后,采用現(xiàn)代優(yōu)化技術(shù)分別對齒輪、凸輪及機器人質(zhì)心位置建立優(yōu)化模型并計算。通過對優(yōu)化后模型的仿真分析可知,優(yōu)化后機器人的跳躍高度與連續(xù)跳躍的次數(shù)均有明顯提升,說明優(yōu)化方法行之有效。相關(guān)研究結(jié)果表明,所設(shè)計的仿青蛙跳躍機器人結(jié)構(gòu)原理正確,跳躍效果較為理想,論文為仿生跳躍機器人的進一步研究提供了一定的理論基礎(chǔ)和依據(jù)。
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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本文編號：1304487