一種腿輪四足機(jī)器人機(jī)構(gòu)及其步態(tài)與仿真的研究.pdf

1、四足機(jī)器人有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和運(yùn)動(dòng)靈活性，可廣泛運(yùn)用于搶險(xiǎn)救災(zāi)、排雷、探險(xiǎn)、娛樂及軍事等領(lǐng)域，因此，對(duì)四足機(jī)器人的研究已成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的重要課題。但是四足機(jī)器人的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在用傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)實(shí)物試驗(yàn)研究方法設(shè)計(jì)四足機(jī)器人時(shí)，不僅周期長(zhǎng)，成本大，而且設(shè)計(jì)過(guò)程中計(jì)算量巨大，直觀性較差，為了提高四足機(jī)器人設(shè)計(jì)的效率和可靠性，本文采用三維結(jié)構(gòu)建模對(duì)四足機(jī)器人進(jìn)行仿真研究。論文的主要內(nèi)容包括：
　　進(jìn)行了腿輪四足機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建立了

2、該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)體系，及其等效簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的多剛體動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)上述模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，給出了該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和雅可比矩陣，并導(dǎo)出了其簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)多剛體系統(tǒng)的第二類Lagrange動(dòng)力學(xué)方程組。為后面的基于三維結(jié)構(gòu)模型的仿真分析提供了理論基礎(chǔ)。
　　參照四足機(jī)器人實(shí)際的幾何參數(shù)、物理特性，借助PRO/E軟件建立了三維實(shí)體模型，將該模型導(dǎo)入ADAMS平臺(tái)，施加約束，建立四足機(jī)器人的仿真模型。
　　對(duì)腿輪式四足

3、機(jī)器人進(jìn)行了平面爬行、平面滑行和階梯爬行步態(tài)的規(guī)劃。以穩(wěn)定裕量作為四足機(jī)器人靜態(tài)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，以象限為分界線明確了不同初始落足點(diǎn)時(shí)機(jī)器人邁腿的可能性；建立了步態(tài)描述的數(shù)學(xué)模型，基于模型對(duì)步態(tài)進(jìn)行了分類，明確了靜平衡步態(tài)的模型參數(shù)?；谶~腿次序?qū)⑺胁綉B(tài)劃分為6種類型，并對(duì)比分析了6種步態(tài)的兩個(gè)特性參數(shù)：穩(wěn)定裕量以及機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)復(fù)雜性?；跈C(jī)器人平臺(tái)實(shí)際參數(shù)進(jìn)行了平面爬行、階梯以及大落差階梯爬行、平面滑行步態(tài)的仿真研究。
　　采用規(guī)劃