本文關(guān)鍵詞：四足機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)化

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【摘要】：同輪式機(jī)器人相比,足式機(jī)器人具備靈活性的特點(diǎn)使其能夠在野外的不平坦地形行走。在足式機(jī)器人家族中,從穩(wěn)定性和負(fù)載能力上,四足優(yōu)于雙足,從結(jié)構(gòu)和控制復(fù)雜度上,簡(jiǎn)便于六足和八足。因此,四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能優(yōu)于其他多足機(jī)器人。國(guó)際上最為著名的四足機(jī)器人是Boston Dynamics公司開(kāi)發(fā)的BigDog。四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性主要取決于機(jī)械結(jié)構(gòu),機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定又決定了對(duì)四足機(jī)器人后續(xù)工作的研究質(zhì)量。目前仿生四足機(jī)器人結(jié)構(gòu)形式非常多,但是并沒(méi)有系統(tǒng)的對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)單元做詳細(xì)的論述,本文基于四足動(dòng)物的肢體結(jié)構(gòu)特征、仿生學(xué)原理,對(duì)四足機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)單元的優(yōu)化設(shè)計(jì)做了詳細(xì)論述,著重四足機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。首先,依據(jù)仿生學(xué)原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析了現(xiàn)有的四足機(jī)器人的眾多機(jī)構(gòu)特征后,設(shè)計(jì)了一款全膝式多自由度的仿生四足機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)。運(yùn)用pro/E軟件對(duì)虛擬樣機(jī)做了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括整體支架,腿部結(jié)構(gòu),標(biāo)準(zhǔn)件的選擇。分析并推導(dǎo)了四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)、靜力學(xué)方程、關(guān)節(jié)角度變量和輸出位移變量的關(guān)系�；贏dams軟件仿真得到了關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度、速度、質(zhì)心變化和關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力等重要數(shù)據(jù),基于Abaqus完成了機(jī)器人關(guān)鍵零部件的優(yōu)化,并以此為依據(jù)設(shè)計(jì)出四足機(jī)器人的模塊化腿式機(jī)構(gòu),節(jié)省空間和降低了整體質(zhì)量。最后,加工出了腿部結(jié)構(gòu)各部件,集成了機(jī)載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),集成了 12自由度包括8個(gè)主動(dòng)自由度和4個(gè)被動(dòng)自由度的實(shí)驗(yàn)樣機(jī),搭載了 12軸控制系統(tǒng),通過(guò)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的步態(tài)測(cè)試,驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的可行性。
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP242

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本文編號(hào)：1261258