本文關(guān)鍵詞：仿人機(jī)器人混聯(lián)三自由度軀干設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：仿人機(jī)器人能夠使用人類的工具,容易適應(yīng)人類的生活和工作環(huán)境,具有廣泛的應(yīng)用前景。推動(dòng)仿人機(jī)器人在災(zāi)難救援、危險(xiǎn)工作、公共服務(wù)等方面的應(yīng)用,需要提高仿人機(jī)器人對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性。仿人機(jī)器人需要具備多模態(tài)運(yùn)動(dòng)及轉(zhuǎn)換能力,完成多種作業(yè)任務(wù)的能力,以及應(yīng)對(duì)意外情況下的摔倒。而仿人機(jī)器人軀干在這幾方面都具有重要的作用。本文主要開展仿人機(jī)器人軀干的研究,通過(guò)合理的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),滿足軀干設(shè)計(jì)的多項(xiàng)性能要求;通過(guò)抗沖擊保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),提高機(jī)器人應(yīng)對(duì)摔倒等外部沖擊的能力,保障機(jī)器人的安全。本文首先調(diào)研了國(guó)內(nèi)外仿人機(jī)器人及軀干的研究現(xiàn)狀,并對(duì)人體軀干的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行研究,分析了仿人機(jī)器人的簡(jiǎn)易模型及軀干的設(shè)計(jì)要求,為仿人機(jī)器人的軀干設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。其次,提出了三自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)的軀干設(shè)計(jì),由單自由度的串聯(lián)機(jī)構(gòu)和二自由度的并聯(lián)差分機(jī)構(gòu)組成。對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。對(duì)軀干的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),建立了優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,選擇遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化,使用Matlab遺傳算法工具箱完成優(yōu)化計(jì)算,優(yōu)化結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。接著對(duì)軀干的工作空間進(jìn)行分析,并對(duì)優(yōu)化結(jié)果的工作空間進(jìn)行求解。再次,對(duì)仿人機(jī)器人軀干進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),完成了胸腔及髖腰的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)、直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、外部緩沖保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣系統(tǒng)保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并對(duì)設(shè)計(jì)的髖腰部緩沖保護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析。最后,基于ADAMS動(dòng)力學(xué)軟件進(jìn)行了軀干的動(dòng)力學(xué)仿真,先分析了改進(jìn)型的梯形加速度曲線的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃方法,接著對(duì)仿人機(jī)器人軀干進(jìn)行俯仰和滾轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)仿真,驗(yàn)證了軀干機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性;通過(guò)軀干自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行抗沖擊仿真,驗(yàn)證了軀干結(jié)構(gòu)的抗沖擊性。
【關(guān)鍵詞】：仿人機(jī)器人 軀干設(shè)計(jì) 混聯(lián)機(jī)構(gòu) 抗沖擊保護(hù)
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 仿人機(jī)器人的研究現(xiàn)狀10-16
• 1.3 仿人機(jī)器人軀干的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 仿人機(jī)器人軀干的構(gòu)型設(shè)計(jì)20-28
• 2.1 概述20
• 2.2 人體軀干運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究20-23
• 2.3 機(jī)器人軀干的設(shè)計(jì)需求分析23-25
• 2.4 機(jī)器人軀干的構(gòu)型設(shè)計(jì)25-27
• 2.5 小結(jié)27-28
• 第3章 仿人機(jī)器人軀干的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及優(yōu)化28-44
• 3.1 概述28
• 3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與分析28-34
• 3.2.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的建立29-30
• 3.2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)位置反解30-32
• 3.2.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)位置正解32-34
• 3.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)34-43
• 3.3.1 優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型34-36
• 3.3.2 遺傳算法介紹36-38
• 3.3.3 優(yōu)化過(guò)程及結(jié)果38-40
• 3.3.4 工作空間分析40-43
• 3.4 小結(jié)43-44
• 第4章 仿人機(jī)器人軀干的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析44-59
• 4.1 概述44
• 4.2 機(jī)器人軀干的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)44-53
• 4.2.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇44-45
• 4.2.2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)45-47
• 4.2.3 胸腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47-48
• 4.2.4 髖腰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)48-53
• 4.3 機(jī)器人軀干的抗沖擊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53-58
• 4.3.1 外部保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53-56
• 4.3.2 電氣保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)56-58
• 4.4 小結(jié)58-59
• 第5章 基于虛擬樣機(jī)的動(dòng)力學(xué)仿真59-69
• 5.1 概述59
• 5.2 仿真平臺(tái)構(gòu)建59-61
• 5.2.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)59-60
• 5.2.2 機(jī)械建模與參數(shù)設(shè)置60-61
• 5.3 運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃61-63
• 5.4 運(yùn)動(dòng)仿真及分析63-68
• 5.4.1 俯仰運(yùn)動(dòng)仿真63-65
• 5.4.2 滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)仿真65-67
• 5.4.3 抗沖擊仿真與分析67-68
• 5.5 小結(jié)68-69
• 結(jié)論與展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單76-77
• 致謝77

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6 記者 李江濤;仿人機(jī)器人“匯童”首次亮相[N];人民日?qǐng)?bào);2005年

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8 記者 付毅飛 劉恕 李凝;我國(guó)仿人機(jī)器人竟是“武林高手”[N];科技日?qǐng)?bào);2005年

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10 孫逸超;仿人機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與姿態(tài)控制方法[D];浙江大學(xué);2014年

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