人形機(jī)器人并聯(lián)仿生踝關(guān)節(jié)性能分析與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、關(guān)節(jié)是人形機(jī)器人的重要組成部分，其性能直接決定了人形機(jī)器人的整體性能。踝關(guān)節(jié)是人形機(jī)器人既穩(wěn)定又靈活的承重關(guān)節(jié)，是人形機(jī)器人與地面接觸的樞紐。本文以人形機(jī)器人的踝關(guān)節(jié)為研究對(duì)象，以少自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)為原型，對(duì)人形機(jī)器人踝關(guān)節(jié)開(kāi)展構(gòu)型設(shè)計(jì)、性能分析、仿生設(shè)計(jì)以及功能實(shí)驗(yàn)等研究工作。主要內(nèi)容如下：
　　依據(jù)仿生設(shè)計(jì)原則，在保留原UP+R+S構(gòu)型仿生踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的大剛度、靜力卸載等優(yōu)點(diǎn)條件下，對(duì)原有UP+R+S構(gòu)型機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造，提出四種

2、新的仿生踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)型方案，并綜合出新構(gòu)型方案對(duì)應(yīng)的兩自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)；選擇其中一個(gè)構(gòu)型進(jìn)行后續(xù)的開(kāi)發(fā)研究，求解了所選構(gòu)型機(jī)構(gòu)的位置正反解和雅可比矩陣，并運(yùn)用MATLAB與 ADAMS對(duì)位置反解的正確性進(jìn)行驗(yàn)證；采用加速度為對(duì)稱(chēng)連續(xù)函數(shù)的軌跡規(guī)劃方法在關(guān)節(jié)空間對(duì)仿生踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行軌跡規(guī)劃。
　　求解了仿生踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)部件的角速度、質(zhì)心線(xiàn)速度以及旁支鏈中拉桿的姿態(tài)角；提出一種基于SolidWorks裝配體環(huán)境的求取初始位姿狀態(tài)

3、下各運(yùn)動(dòng)部件相對(duì)于質(zhì)心坐標(biāo)系慣性張量的方法；基于Lagrange方程，建立了仿生踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程，結(jié)合虛功原理，求取了驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)處的驅(qū)動(dòng)力；運(yùn)用MATLAB對(duì)驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與 ADAMS中的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)模型的正確性。
　　對(duì)仿生踝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)單元樣式和型號(hào)進(jìn)行選取，完成支撐球鉸與動(dòng)平臺(tái)、彎弧支撐及夾持機(jī)構(gòu)以及旁支鏈等關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；進(jìn)行樣機(jī)整體建模，確定各零部件具體尺寸參數(shù)；規(guī)劃各零部件的