本文選題：彈跳機(jī)理 + 仿蛙彈跳機(jī)器人�。� 參考：《浙江理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近20年以來,仿生機(jī)器人研究是一個(gè)十分活躍的領(lǐng)域。具有生物體特征和機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的仿生四足機(jī)器人因移動(dòng)范圍廣、穩(wěn)定性好、承載能力強(qiáng)等優(yōu)良的移動(dòng)性能以能夠在條件惡劣、環(huán)境復(fù)雜等未知環(huán)境及非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下代替人們完成工作任務(wù),因此仿生四足彈跳機(jī)器人成為仿生機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文以具有爆發(fā)性強(qiáng)、彈跳性能高和靈活性好等優(yōu)點(diǎn)的青蛙為仿生對(duì)象,在分析仿生彈跳機(jī)構(gòu)工作原理及發(fā)展現(xiàn)狀和青蛙彈跳運(yùn)動(dòng)機(jī)理的基礎(chǔ)上建立仿青蛙彈跳機(jī)器人的虛擬樣機(jī)模型并進(jìn)行仿真分析,為機(jī)器人后續(xù)研究提供理論基礎(chǔ),其主要內(nèi)容概括如下:在綜合分析青蛙彈跳機(jī)理的基礎(chǔ)上,建立線性和非線性機(jī)器人后肢彈跳腿模型并進(jìn)行研究分析;然后建立機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖并進(jìn)行自由度分析,運(yùn)用D-H理論分析了機(jī)器人準(zhǔn)備起跳階段運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。利用Pro/E和ADAMS建立機(jī)器人虛擬樣機(jī)模型并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,得到了ADAMS仿真環(huán)境下機(jī)器人的彈跳位姿、軀干質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)曲線、驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)角曲線和機(jī)器人四肢與地面接觸力的變化曲線,并與青蛙彈跳位姿及彈跳過程四肢接觸力的變化進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證虛擬樣機(jī)模型的合理性。基于Hertz彈性碰撞理論建立機(jī)器人落地過程時(shí)法向接觸力模型,并通過ADAMS進(jìn)行仿真,得到了機(jī)器人落地時(shí)前肢與地面碰撞過程時(shí)法向碰撞力的變化規(guī)律;進(jìn)而分析了前肢小腿材料、前肢與地面的接觸力參數(shù)等因素對(duì)機(jī)器人彈跳性能、碰撞過程特性的影響。針對(duì)前肢小腿剛性模型落地瞬間碰撞力較大的情況,建立前肢彈簧腿模型并研究其參數(shù)對(duì)機(jī)器人彈跳性能和碰撞過程特性的影響,并將優(yōu)選出接觸力剛度系數(shù)為9N/mm、阻尼系數(shù)為1 N?s/mm的彈簧腿模型與剛性模型進(jìn)行分析對(duì)比,并得出二者不同的運(yùn)動(dòng)特性。
[Abstract]:In recent 20 years, the research of bionic robot is a very active field. The bionic quadruped robot with the advantages of biological characteristics and mechanical structure has the advantages of wide range of movement, good stability, strong bearing capacity and so on, so that it can be used in bad conditions. Because of the complex environment and unstructured environment, the bionic quadruped jumping robot becomes the research hotspot in the field of bionic robot. In this paper, the frog with strong explosiveness, high bouncing performance and good flexibility is taken as the bionic object. Based on the analysis of the working principle and development status of the bionic jumping mechanism and the mechanism of frog bouncing motion, the virtual prototype model of the frog bouncing robot is established and the simulation analysis is carried out, which provides a theoretical basis for the follow-up research of the robot. The main contents are summarized as follows: on the basis of synthetically analyzing the jumping mechanism of frogs, the model of jumping legs of the hind limbs of linear and nonlinear robots is established and analyzed, and then the structure diagram of the robot is established and the degree of freedom is analyzed. The kinematics characteristics of the ready take-off stage of the robot are analyzed by using D-H theory. The virtual prototype model of robot is established by using Prop / E and Adams, and the kinematics simulation is carried out. The jumping posture and the motion curve of the trunk centroid are obtained in Adams simulation environment. The angle curve of driving joint and the change curve of contact force between limbs and ground of robot are compared with the jumping position of frog and the change of contact force of four limbs during spring jump. The rationality of the virtual prototype model is verified by comparing and analyzing the curve of driving joint angle and the change of contact force between limbs and ground of robot. Based on the Hertz elastic collision theory, the normal contact force model of robot landing was established, and the law of normal collision force was obtained by Adams simulation. Furthermore, the effects of the material of the foreleg and the contact force between the forelimb and the ground on the jumping performance and collision process of the robot are analyzed. In view of the large impact force of the rigid model of forelimb and leg, the spring leg model of forelimb is established and the influence of its parameters on the bouncing performance and impact process of robot is studied. A spring leg model with a contact stiffness coefficient of 9N / mm and a damping coefficient of 1Ns / mm is selected and compared with the rigid model, and their different kinematic characteristics are obtained.
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1997497