球面并聯(lián)仿生髖關節(jié)誤差模型分析及運動學實驗研究.pdf

1、在人形機器人本體設計中，關節(jié)及其整體構型是實現(xiàn)關節(jié)動作平順和擬人化的關鍵環(huán)節(jié)之一，機器人關節(jié)的結構與性能將直接決定其整體性能，機構本體創(chuàng)新或挖掘已有構型應用潛力的研究仍意義重大。本課題以人體髖關節(jié)生理學結構為基礎，依據(jù)仿生設計原則，將偏置輸出3-RRR+(S-P)球面并聯(lián)機構引入仿生髖關節(jié)構型中，針對提高機構精度、保證樣機控制系統(tǒng)性能及實現(xiàn)擬人化運動進行相關理論分析和實驗研究。
　　首先，分析關節(jié)原型機構運動學、速度雅克比矩陣，并

2、對執(zhí)行端軌跡進行具體規(guī)劃。仿生髖關節(jié)的運動學是實現(xiàn)運動控制的基礎，結合機構輸出空間為部分球面的特性，采用旋轉變換通式描述動平臺位姿，求解運動學反解?；谔撛O機構法和影響系數(shù)法，解得關節(jié)速度雅克比矩陣，為仿生關節(jié)速度控制，提供理論基礎。采用加速度為連續(xù)分段函數(shù)的方法，對輸出端在兩離散點間軌跡進行規(guī)劃，給出了離散點間轉軸矢量表達和轉角的具體確定方式。借助Matlab和Solidworks軟件，對運動學進行了仿真驗證。
　　然后，建立仿

3、生髖關節(jié)原型機構誤差模型，為保證樣機精度提供理論支撐?；?D-H參數(shù)法給出3-RRR+(S-P)球面并聯(lián)機構中支鏈的參數(shù)化表達，采用環(huán)路增量法建立了關節(jié)機構位置誤差模型，分析機構輸出端誤差與運動副的軸向間距誤差、軸間距誤差和軸向轉角誤差之間內(nèi)在聯(lián)系，并繪制誤差圖譜，進一步給出關節(jié)樣機在加工制作和裝配中平穩(wěn)運行的幾何條件。
　　最后，結合機構誤差模型分析結果，設計了機構外部支鏈和中心支鏈的具體結構，完成仿生髖關節(jié)樣機研制。采用“P