以昆蟲為仿生對象的跳躍機器人具有尺寸小,質(zhì)量輕,構造精巧,跳躍性能強大的特點,在復雜、極端、特殊的工作環(huán)境具有廣闊的發(fā)展前景。蚱蜢是昆蟲界的“跳躍專家”,蚱蜢的最大跳躍距離可達身長的10到30倍,本文以蚱蜢為仿生對象,在對蚱蜢生物原型進行研究的基礎上,建立了仿蚱蜢機器人機構模型,并對模型進行了運動學與動力學的分析和仿真,為研制出仿蚱蜢機器人的試驗樣機建立提供理論基礎。本文在對生物學蚱蜢跳躍運動進行研究和通過試驗對蚱蜢身體結構尺寸提取分析后,建立了仿蚱蜢跳躍機器人的機構模型。并在滿足功能目標的前提下,進行適當?shù)暮喕?簡化為單腿的平面四桿機構模型。根據(jù)建立的機構模型的基礎上,建立D-H坐標系,從正運動學和逆運動學兩方面對仿蚱蜢機器人的起跳階段進行了分析,得到了起跳階段各關節(jié)相對于質(zhì)心的位姿變化與關節(jié)角變化關系。并通過速度方向可操作度來衡量蚱蜢在不同位形下起跳的速度傳遞性能。在運動學分析的基礎上,根據(jù)第二類拉格朗日動力學方程建立動力學模型對仿蚱蜢跳躍機器人的起跳階段進行分析,并得到了各關節(jié)驅動力矩的變化規(guī)律,通過動力學平衡法方程建立優(yōu)化模型,對機器人的機構參數(shù)進行優(yōu)化。最后,利用ADAMS軟...

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的來源、目的及意義
    1.2 仿生跳躍機器人國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 仿生學研究主要方法
        1.3.1 理論分析法
        1.3.2 數(shù)學分析法
        1.3.3 幾何分析法
        1.3.4 計算機仿真法
        1.3.5 相似模擬法
    1.4 主要研究內(nèi)容
    1.5 本章小節(jié)
第二章 跳躍機器人機構模型的建立
    2.1 引言
    2.2 蚱蜢的生物原型
        2.2.1 蚱蜢身體結構
        2.2.2 蚱蜢的觀測試驗與身體結構參數(shù)的提取
    2.3 機構模型的建立
        2.3.1 生物建模
        2.3.2 機構模型
    2.4 本章小節(jié)
第三章 運動學分析
    3.1 引言
    3.2 仿蚱蜢機器人起跳階段的運動學分析
        3.2.1 正運動學分析
        3.2.2 逆運動學求解
        3.2.3 速度分析
    3.3 速度分析起跳過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 動力學分析及優(yōu)化
    4.1 引言
    4.2 動力學分析
    4.3 動力學優(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 仿生蚱蜢的運動仿真
    5.4 運動仿真結果分析
    5.5 本章小節(jié)
第六章 總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 研究展望
參考文獻
攻讀學位期間的主要研究成果
致謝



本文編號：3928213