單足彈跳機器人虛擬樣機關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、本課題來源于黑龍江省自然科學(xué)基金項目，論文以建立一個對復(fù)雜地形高度適應(yīng)、性能可靠、并具有靈活運動能力的單足彈跳機器人為目標(biāo)，分別對單足彈跳機器人和它的彈性腿—彈性驅(qū)動器的機械本體結(jié)構(gòu)設(shè)計、動力學(xué)模型開展了研究。 首先，分析國內(nèi)外大量彈跳機器人以及它們的驅(qū)動裝置相關(guān)技術(shù)研究的現(xiàn)狀。根據(jù)機器人彈跳過程中的運動特征和生物肌肉的變剛度特點，結(jié)合傳統(tǒng)的單剛度彈性驅(qū)動器的設(shè)計，提出了一種雙剛度彈性驅(qū)動器，從而在驅(qū)動過程中根據(jù)負(fù)載大小可以被動

2、調(diào)節(jié)驅(qū)動器彈簧的剛度，更好地模擬生物體的肌肉特性；根據(jù)雙剛度彈性驅(qū)動器的彈簧特征，建立了雙串聯(lián)和雙并聯(lián)彈性驅(qū)動器的新型機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，詳細(xì)對這兩種新型機械結(jié)構(gòu)形式的動力學(xué)進行了分析；介紹了電機驅(qū)動彈性驅(qū)動器各組成元素的選取原則、機械結(jié)構(gòu)并對它的硬件電路和控制軟件進行了設(shè)計。 其次，建立了單足彈跳機器人的機械結(jié)構(gòu)模型并對其彈跳腿驅(qū)動方式的選擇進行了詳細(xì)的論證。分析了基于SymmetricalRunning的平面單足彈跳機器人動力學(xué)，

3、得出了彈跳機器人彈跳高度、前進速度、身體姿態(tài)調(diào)整的控制方法和策略。 最后，利用虛擬樣機仿真軟件ADAMS和機械系統(tǒng)控制軟件MATLAB/Simulink建立了電機驅(qū)動彈性驅(qū)動器和單足彈跳機器人虛擬模型，進行了大量仿真實驗。對電機驅(qū)動彈性驅(qū)動器作了控制性能和機械輸出阻抗特性的仿真實驗；對單足彈跳機器人整體做了彈跳高度、前進速度和身體姿態(tài)調(diào)整仿真實驗。通過仿真實驗，驗證了兩種研究對象結(jié)構(gòu)設(shè)計的正確性，得到了一些非常有價值的數(shù)據(jù)和有益