基于足-地作用建模的六足機器人動力學仿真研究.pdf

1、NASA研發(fā)的全地形六足探測器“ATHLETE”為美國即將建立的移動月球基地提供了強大的載體,其完善的地形適應能力和42自由度冗余驅(qū)動功能向世界展示了足/腿式機器人的發(fā)展?jié)摿?。?腿式機器人有別于傳統(tǒng)的輪式移動平臺,將會以其獨特的優(yōu)勢在復雜苛刻地形環(huán)境的物資運輸、星球探測等領域發(fā)揮重要作用。
　　足-地作用力學是機器人的機體與地形界面接觸的唯一載體,決定了機器人的移動特性和承載能力,本課題圍繞六足機器人的足-地力學模型展開研究,并

2、基于足-地力學模型對機器人進行動力學聯(lián)合仿真分析。
　　課題研究了硬地質(zhì)環(huán)境中的足-地力學模型,建立了柔性足與硬地質(zhì)環(huán)境的非線性剛度-阻尼力學模型,提出了Coulomb切向模型的改進形式,分析了模型的參數(shù)辨識方案,以此編寫了模型參數(shù)的辨識程序。設計加工了帶有柔性足的實驗腿,以六維力/力矩傳感器、直線位移傳感器、信號數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)等為核心,組建了足-地力學模型試驗系統(tǒng)。通過實驗平臺研究了硬地質(zhì)環(huán)境中的足-地力學模型,對模型參數(shù)進行

3、了辨識求解。
　　以地面力學的應力分布理論為基礎,推導了松軟地質(zhì)環(huán)境中的足-地應力積分模型。提出了松軟地質(zhì)環(huán)境中的復合非線性剛度-阻尼模型,并分析了應力積分模型和復合非線性剛度-阻尼模型的統(tǒng)一形式。通過實驗平臺對模型進行參數(shù)辨識研究,以建立完備的足-地力學模型解析式。
　　基于上述研究的足-地力學模型,以 Fortran語言編寫了模型的二次開發(fā)程序,以此生成了動力學仿真軟件ADAMS的動態(tài)鏈接庫;分析了Matlab/Simu