單足彈跳機(jī)器人虛擬樣機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

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

2、調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)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(dòng)器的彈簧特征，建立了雙串聯(lián)和雙并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器的新型機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，詳細(xì)對(duì)這兩種新型機(jī)械結(jié)構(gòu)形式的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析；介紹了電機(jī)驅(qū)動(dòng)彈性驅(qū)動(dòng)器各組成元素的選取原則、機(jī)械結(jié)構(gòu)并對(duì)它的硬件電路和控制軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 其次，建立了單足彈跳機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)模型并對(duì)其彈跳腿驅(qū)動(dòng)方式的選擇進(jìn)行了詳細(xì)的論證。分析了基于SymmetricalRunning的平面單足彈跳機(jī)器人動(dòng)力學(xué)，

3、得出了彈跳機(jī)器人彈跳高度、前進(jìn)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(jī)仿真軟件ADAMS和機(jī)械系統(tǒng)控制軟件MATLAB/Simulink建立了電機(jī)驅(qū)動(dòng)彈性驅(qū)動(dòng)器和單足彈跳機(jī)器人虛擬模型，進(jìn)行了大量仿真實(shí)驗(yàn)。對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)彈性驅(qū)動(dòng)器作了控制性能和機(jī)械輸出阻抗特性的仿真實(shí)驗(yàn)；對(duì)單足彈跳機(jī)器人整體做了彈跳高度、前進(jìn)速度和身體姿態(tài)調(diào)整仿真實(shí)驗(yàn)。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了兩種研究對(duì)象結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性，得到了一些非常有價(jià)值的數(shù)據(jù)和有益