目前四足機器人的下肢關(guān)節(jié)幾乎均被簡化設(shè)計為鉸連接,而由于鉸連接多為剛性連接,在動態(tài)高速運動狀態(tài)下,機器人的下肢關(guān)節(jié)極易由于地反力沖擊作用而發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞,同時也增加了關(guān)節(jié)控制難度,進(jìn)一步提高了運動能耗。文獻(xiàn)調(diào)研表明,當(dāng)前研究多在機器人的腿機構(gòu)或足端中采用高彈性材料,起到了一定的緩沖作用,但整體效果仍不理想。本文將張拉體思想引入四足機器人的步行腿研究,以家貓的腿部骨骼-肌肉系統(tǒng)為仿生原型,結(jié)合家貓下肢運動力學(xué)試驗、大體解剖和有限元建模初步解析了下肢骨肌系統(tǒng)的張拉作用原理及其對關(guān)節(jié)柔性和緩沖性能的影響,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了具有自平衡自穩(wěn)定特征的仿生步行腿的設(shè)計研究,進(jìn)而為具備高能效運動特征的仿生四足機器人的創(chuàng)新設(shè)計與開發(fā)提供重要的生物力學(xué)理論依據(jù)和技術(shù)支持,具有重要的科學(xué)意義�；诩邑埖纳镞\動力學(xué)試驗,本文對試驗對象在常速行走、對角小跑、奔跑三種運動步態(tài)的運動力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集分析。結(jié)果表明,在三種運動步態(tài)下,隨著運動速度逐漸增大,貓前后肢觸地期均顯著減小,由占步態(tài)周期的50%左右逐漸調(diào)整為約占步態(tài)周期的30%;步態(tài)周期內(nèi),貓前后肢的各關(guān)節(jié)產(chǎn)生了屈、伸的適應(yīng)性運動調(diào)整。同時,結(jié)果表明,除髖關(guān)節(jié)... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

彈簧負(fù)載倒立擺模型

第1章緒論3圖1.3彈簧負(fù)載倒立擺模型型的研究成功研制了一款四足機器人（圖1.4），可實現(xiàn)小跑、溜蹄和跳躍三種動態(tài)運動步態(tài)[18]。此后，具有動態(tài)步行功能特征的四足機器人得到了快速發(fā)展，1999年，德國Berns等研制了類哺乳動物的四足機器“BISAM”（圖1.5），該機器人基于仿生學(xué)研究提出的魯棒控制法可實現(xiàn)簡單的跨越凹坑凸臺等不平整路面達(dá)到動態(tài)穩(wěn)定運動[19]。2000年，加拿大麥吉爾大學(xué)Buehler等設(shè)計了腿部帶有線性彈簧的四足機器人“ScoutII”（圖1.6），該機器人通過腿部主動驅(qū)動關(guān)節(jié)圖1.4Raibert的機器人圖1.5BISAM圖1.6ScoutII和由線性彈簧連接的被動驅(qū)動關(guān)節(jié)相結(jié)合的方式提高機器人的動態(tài)運動性能實現(xiàn)高速穩(wěn)態(tài)運動，ScoutII的跳躍步態(tài)速度可達(dá)1.2m/s[20]。1994-2003年，日本電氣通信大學(xué)Kimura等基于節(jié)律運動控制和被動關(guān)節(jié)設(shè)計開發(fā)了四足機器人“Tekken”（圖1.7），該機器人能夠完成小跑（trot）、溜蹄（pace）等多種步態(tài)，Tekken系列的第四代Tekken4（圖1.8）采用新穎的機構(gòu)設(shè)計和激光導(dǎo)航系

MIT獵豹

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]仿生張拉機械腿及其抗沖擊性能仿真分析[J]. 錢志輝,吳思杰,王強,周新艷,吳佳南,任雷,任露泉.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2020(02)
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[3]從Big Dog到Spot Mini:波士頓動力四足機器人進(jìn)化史[J]. 劉京運.  機器人產(chǎn)業(yè). 2018(02)
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[7]基于多種步態(tài)的德國牧羊犬下肢關(guān)節(jié)角[J]. 錢志輝,苗懷彬,任雷,任露泉.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2015(06)
[8]基于多種步態(tài)的德國牧羊犬足-地接觸分析[J]. 錢志輝,苗懷彬,商震,任露泉.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2014(06)
[9]有限元及顯微有限元分析在骨科應(yīng)用的新進(jìn)展[J]. 劉長劍,羅宗鍵.  大連醫(yī)科大學(xué)學(xué)報. 2014(02)
[10]液壓驅(qū)動四足仿生機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計和步態(tài)規(guī)劃[J]. 李貽斌,李彬,榮學(xué)文,孟健.  山東大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2011(05)

碩士論文
[1]四桿張拉整體機器人的運動性能分析[D]. 于躍.哈爾濱工程大學(xué) 2017



本文編號：3211600