軟體仿生機器人與剛性仿生機器人相比,更接近生物的真實力學特性,可以天然地適應與環(huán)境之間的交互,如跳躍奔跑過程中的接觸碰撞交互、抓取過程中的力交互等。此外,軟體仿生機器人通過大變形來實現(xiàn)大位移,不需要運動變換機構,因此結構簡單,有利于實現(xiàn)機器人的輕量化及敏捷的動態(tài)性能。本文利用介電彈性體驅動,研究可以實現(xiàn)跑動的軟體機器人,以期在軟體仿生機器人動作模擬、力學分析等方面開展預研,為后續(xù)的深入研究打下基礎。具體研究內容如下:參考奔跑型運動方式的動物體結構并結合介電彈性體關節(jié)目前的驅動能力進行機器人結構方案設計,并對方案在理論上和實驗上進行可行性分析。具體路線為:建立靜力學方程,在理論上對可跳躍能力進行可行性分析;在此基礎上,初選結構參數(shù)完成結構方案的可行性實驗驗證。建立仿生機器人運動的動力學方程,并完成相應的算例分析和仿真分析。具體包括:利用Simulink分析運動過程中的實驗參數(shù)隨時間的動態(tài)變化。采用Adams軟件建立機器人剛體模型和剛柔耦合模型對運動過程進行了動力學仿真和處理,將實驗得到機器人運動參數(shù)與仿真分析的數(shù)據進行定性對比,在理論層面上分析動力學分析結果與實驗數(shù)據之間的誤差。對介電彈... 

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 奔跑機器人研究現(xiàn)狀
        1.2.2 介電彈性體驅動的機器人研究現(xiàn)狀
    1.3 研究現(xiàn)狀分析
    1.4 本文的主要研究內容
第2章 奔跑機器人結構方案設計及可行性分析
    2.1 動物跑跳運動形式分析
    2.2 機器人結構方案設計
    2.3 DEMES關節(jié)用于奔跑方案的可行性理論分析
    2.4 奔跑方案可行性實驗分析
        2.4.1 實驗裝置介紹
        2.4.2 機器人通電實驗驗證
        2.4.3 機器人通電狀態(tài)下的運動軌跡信息
    2.5 本章小結
第3章 介電彈性體奔跑機器人的動力學分析與仿真
    3.1 機器人運動過程的動力學建模分析
        3.1.1 機器人通電過程動力學建模
        3.1.2 機器人通電運動過程動力學模型的算例分析
        3.1.3 機器人斷電過程動力學建模
        3.1.4 機器人斷電過程動力學模型的算例分析
    3.2 Adams剛體仿真模型的建立與實驗驗證
        3.2.1 Adams剛體模型建立
        3.2.2 Adams仿真結果處理及分析
    3.3 剛柔耦合模型仿真
        3.3.1 Adams剛柔耦合模型建立
        3.3.2 剛柔耦合模型仿真結果處理及分析
    3.4 動力學分析結果的實驗驗證
    3.5 本章小結
第4章 介電彈性體驅動關節(jié)結構改進與實驗分析
    4.1 柔性框架驅動區(qū)域結構選型
    4.2 驅動關節(jié)輸出力矩分析
    4.3 關節(jié)結構改進及制備
    4.4 改進后的關節(jié)與原關節(jié)性能的實驗對比
        4.4.1 輸出力矩測量及對比
        4.4.2 介電彈性體驅動關節(jié)電致變形能力分析
        4.4.3 關節(jié)性能綜合對比
    4.5 驅動關節(jié)失效形式的處理
    4.6 本章小結
第5章 奔跑機器人結構改進及實驗探究
    5.1 奔跑機器人結構改進
        5.1.1 奔跑機器人結構設計分析
        5.1.2 機器人結構參數(shù)優(yōu)化及運動流程
    5.2 奔跑機器人工藝制作流程
    5.3 奔跑機器人運動性能測試
        5.3.1 機器人測試試驗平臺的搭建
        5.3.2 機器人雙腿同時通電跑動過程狀態(tài)分析
    5.4 機器人適應能力測試
        5.4.1 機器人的路面適應能力測試
        5.4.2 機器人爬坡能力測試
        5.4.3 機器人負載能力測試
    5.5 柔性驅動機器人性能對比
    5.6 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]軟體機器人結構機理與驅動材料研究綜述[J]. 李鐵風,李國瑞,梁藝鳴,程聽雨,楊栩旭,黃志龍.  力學學報. 2016(04)
[2]介電彈性材料驅動器在機器人中的應用進展[J]. 郭闖強,吳春亞,鄒添,張子健,劉宏.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 2016(01)
[3]軍事機器人[J]. 沈臻懿.  檢察風云. 2015(16)
[4]高性能液壓驅動四足機器人SCalf的設計與實現(xiàn)[J]. 柴匯,孟健,榮學文,李貽斌.  機器人. 2014(04)

碩士論文
[1]最小能量型介電柔性關節(jié)的設計、建模及實驗研究[D]. �？D.哈爾濱工業(yè)大學 2015



本文編號：3687581