含脊柱關(guān)節(jié)四足機器人仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計及跳躍運動仿真研究.pdf

1、四足機器人一直是機器人領(lǐng)域的研究熱點。隨著人們對于四足機器人執(zhí)行任務(wù)時運動效率要求的提高，四足機器人能否實現(xiàn)高速運動成為了衡量機器人運動性能的一個重要指標。本文針對常見的剛性軀干四足機器人在運動中無法借助軀干的形態(tài)變化來提高運動速度這一問題，提出了一種軀干上包含脊柱驅(qū)動關(guān)節(jié)的四足機器人仿生結(jié)構(gòu)模型，并對機器人進行了運動學(xué)分析，提出了機器人的簡化模型并對簡化模型進行了跳躍步態(tài)下的動力學(xué)分析，最后通過虛擬樣機仿真實驗，對含脊柱驅(qū)動關(guān)節(jié)四足機

2、器人的運動性能進行了評估。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，對四足機器人的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進行了概述，指出了常見剛性軀干四足機器人的運動局限性，并通過對獵豹等四足哺乳動物進行觀察，提出了含脊柱驅(qū)動關(guān)節(jié)四足機器人模型，并對機器人進行了整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計，包括自由度的計算、尺寸參數(shù)的確定、驅(qū)動方案的選擇、腿部仿生結(jié)構(gòu)的設(shè)計和脊柱關(guān)節(jié)仿生結(jié)構(gòu)的設(shè)計等，并最終完成了機器人的樣機制作。
　　其次，對機器人進行了運動學(xué)分析，采用D-H法對

3、機器人腿部的每個自由度建立坐標系，通過廣義坐標變換對機器人進行正向運動學(xué)的推導(dǎo)，通過歐拉變換對機器人進行逆向運動學(xué)的求解，并采用 SimMechanics機械仿真模塊對機器人足端可達空間進行了仿真分析。
　　之后，根據(jù)質(zhì)量彈簧倒立擺模型(SLIP)理論和Raibert的等效理論，將機器人仿生結(jié)構(gòu)模型簡化為了含彈簧腿的平面運動模型，并將此模型作為動力學(xué)理論分析模型，以跳躍步態(tài)作為機器人的周期運動步態(tài)，對機器人進行了動力學(xué)分析，并對跳