發(fā)布時(shí)間：2024-03-14 23:33

　　以昆蟲(chóng)為仿生對(duì)象的跳躍機(jī)器人具有尺寸小,質(zhì)量輕,構(gòu)造精巧,跳躍性能強(qiáng)大的特點(diǎn),在復(fù)雜、極端、特殊的工作環(huán)境具有廣闊的發(fā)展前景。蚱蜢是昆蟲(chóng)界的“跳躍專家”,蚱蜢的最大跳躍距離可達(dá)身長(zhǎng)的10到30倍,本文以蚱蜢為仿生對(duì)象,在對(duì)蚱蜢生物原型進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,建立了仿蚱蜢機(jī)器人機(jī)構(gòu)模型,并對(duì)模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的分析和仿真,為研制出仿蚱蜢機(jī)器人的試驗(yàn)樣機(jī)建立提供理論基礎(chǔ)。本文在對(duì)生物學(xué)蚱蜢跳躍運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究和通過(guò)試驗(yàn)對(duì)蚱蜢身體結(jié)構(gòu)尺寸提取分析后,建立了仿蚱蜢跳躍機(jī)器人的機(jī)構(gòu)模型。并在滿足功能目標(biāo)的前提下,進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化,簡(jiǎn)化為單腿的平面四桿機(jī)構(gòu)模型。根據(jù)建立的機(jī)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上,建立D-H坐標(biāo)系,從正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)兩方面對(duì)仿蚱蜢機(jī)器人的起跳階段進(jìn)行了分析,得到了起跳階段各關(guān)節(jié)相對(duì)于質(zhì)心的位姿變化與關(guān)節(jié)角變化關(guān)系。并通過(guò)速度方向可操作度來(lái)衡量蚱蜢在不同位形下起跳的速度傳遞性能。在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)第二類拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程建立動(dòng)力學(xué)模型對(duì)仿蚱蜢跳躍機(jī)器人的起跳階段進(jìn)行分析,并得到了各關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩的變化規(guī)律,通過(guò)動(dòng)力學(xué)平衡法方程建立優(yōu)化模型,對(duì)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。最后,利用ADAMS軟...

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的來(lái)源、目的及意義
    1.2 仿生跳躍機(jī)器人國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 仿生學(xué)研究主要方法
        1.3.1 理論分析法
        1.3.2 數(shù)學(xué)分析法
        1.3.3 幾何分析法
        1.3.4 計(jì)算機(jī)仿真法
        1.3.5 相似模擬法
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容
    1.5 本章小節(jié)
第二章 跳躍機(jī)器人機(jī)構(gòu)模型的建立
    2.1 引言
    2.2 蚱蜢的生物原型
        2.2.1 蚱蜢身體結(jié)構(gòu)
        2.2.2 蚱蜢的觀測(cè)試驗(yàn)與身體結(jié)構(gòu)參數(shù)的提取
    2.3 機(jī)構(gòu)模型的建立
        2.3.1 生物建模
        2.3.2 機(jī)構(gòu)模型
    2.4 本章小節(jié)
第三章 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    3.1 引言
    3.2 仿蚱蜢機(jī)器人起跳階段的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        3.2.1 正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        3.2.2 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解
        3.2.3 速度分析
    3.3 速度分析起跳過(guò)程速度方向可操作度分析
        3.3.1 速度可操作性
        3.3.2 速度可操作度
        3.3.3 速度可操作性分析
    3.4 本章小節(jié)
第四章 動(dòng)力學(xué)分析及優(yōu)化
    4.1 引言
    4.2 動(dòng)力學(xué)分析
    4.3 動(dòng)力學(xué)優(yōu)化
        4.3.1 建立優(yōu)化模型
        4.3.2 MATLAB工具箱
        4.3.3 利用fmincon函數(shù)解算
    4.4 本章小節(jié)
第五章 仿生蚱蜢機(jī)器人ADAMS仿真分析
    5.1 引言
    5.2 ADAMS軟件介紹
    5.3 仿生蚱蜢的運(yùn)動(dòng)仿真
    5.4 運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果分析
    5.5 本章小節(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的主要研究成果
致謝



本文編號(hào)：3928213