仿袋鼠跳躍機(jī)器人機(jī)構(gòu)逆動(dòng)力學(xué)及仿真研究.pdf

1、隨著機(jī)器人應(yīng)用范圍的日益廣泛，機(jī)器人面臨的工作環(huán)境也越來越復(fù)雜，這就要求機(jī)器人必須具有較強(qiáng)的地形適應(yīng)和自主運(yùn)動(dòng)能力。袋鼠跳躍具有奔跑速度快、能耗少、對(duì)地面環(huán)境要求低、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)，特別適合于在復(fù)雜、惡劣的環(huán)境中活動(dòng)，因此仿袋鼠跳躍機(jī)器人必將在星際探索、軍事偵察等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。本文以研究符合袋鼠跳躍運(yùn)動(dòng)特征的機(jī)器人機(jī)構(gòu)為目的，通過建立仿袋鼠機(jī)器人機(jī)構(gòu)模型，進(jìn)行仿袋鼠跳躍機(jī)器人機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究，揭示袋鼠的跳躍運(yùn)動(dòng)機(jī)理，為真正實(shí)現(xiàn)仿

2、袋鼠跳躍機(jī)器人的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)控制奠定了理論基礎(chǔ)。 本文首先在大量查閱和分析國內(nèi)外有關(guān)袋鼠和仿袋鼠機(jī)器人研究文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有的彈跳機(jī)器人和仿生機(jī)器人的研究方法，確立了本論文建立動(dòng)力學(xué)模型的理論基礎(chǔ)。 其次，根據(jù)袋鼠的跳躍運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和肢體結(jié)構(gòu)特征抽象出了仿袋鼠機(jī)器人四剛體系統(tǒng)，并分別按著地與騰空兩階段進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模與分析研究。著地階段以趾關(guān)節(jié)與地面接觸點(diǎn)為基點(diǎn)，建立相應(yīng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)及其坐標(biāo)系，給出機(jī)器人的有向系統(tǒng)圖，導(dǎo)

3、出了其增廣矢量、各剛體的角速度、速度、以及動(dòng)力學(xué)方程的各系數(shù)矩陣表達(dá)式，從而建立了仿袋鼠機(jī)器人著地階段的動(dòng)力學(xué)方程。騰空階段把袋鼠抽象為無根樹型四剛體系統(tǒng)。以軀干質(zhì)心為基點(diǎn)建立了機(jī)器人連體坐標(biāo)系，建立了機(jī)器人騰空階段的運(yùn)動(dòng)方程。利用動(dòng)量矩定理重點(diǎn)分析研究了袋鼠騰空后腿部的姿態(tài)變化對(duì)軀干運(yùn)動(dòng)的影響。在建?；A(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際算例，利用Matlab分別仿真計(jì)算了袋鼠機(jī)器人著地和騰空階段的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)隨時(shí)間的變化曲線。分析結(jié)果表明所得規(guī)律與