雙足機(jī)器人的滾動(dòng)膝蓋關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、目前，仿人機(jī)器人特別是雙足機(jī)器人以其對復(fù)雜環(huán)境良好的適應(yīng)能力得到了廣泛的應(yīng)用。而在雙足機(jī)器人的研究中，一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就在于如何能夠得到和人類相似甚至更優(yōu)的關(guān)節(jié)傳動(dòng)效率。滾動(dòng)膝關(guān)節(jié)思想的提出就是通過減小關(guān)節(jié)內(nèi)部的摩擦從而降低能量損耗這一途徑來實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)傳動(dòng)效率的提高。本文主要針對滾動(dòng)膝關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)展開研究，其主要內(nèi)容如下：
　　1．對滾動(dòng)膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案進(jìn)行了研究，分析比較了帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)兩種膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)型方案的特點(diǎn)及存在的不足

2、，提出采用絲杠傳動(dòng)作為滾動(dòng)膝關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，從而在簡化機(jī)構(gòu)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對小腿轉(zhuǎn)動(dòng)的高精度控制。
　　2.根據(jù)膝關(guān)節(jié)與雙足機(jī)器人其他部分特別是大腿小腿之間的關(guān)系，提出本項(xiàng)目的相關(guān)設(shè)計(jì)背景參數(shù)，以滾珠絲杠作為傳動(dòng)部件提出了兩種滾動(dòng)膝關(guān)節(jié)的具體實(shí)現(xiàn)方案，針對兩種方案分別進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，通過方案對比，確定了絲杠式膝關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)方案并確定機(jī)構(gòu)參數(shù)。
　　3.進(jìn)行了滾動(dòng)膝關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維建模，完成了方案涉及到的標(biāo)準(zhǔn)件的選擇

3、計(jì)算，在建模軟件中完成了膝關(guān)節(jié)的組裝，并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的膝關(guān)節(jié)方案滿足設(shè)計(jì)要求。對膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)中的主要零部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核，利用有限元分析方法完成了強(qiáng)度校核，結(jié)果表明，膝關(guān)節(jié)方案中的各零部件均滿足強(qiáng)度要求。
　　4.對于膝關(guān)節(jié)方案中的非標(biāo)準(zhǔn)件完成了加工制造，其中電機(jī)箱等部件采用3D打印技術(shù)進(jìn)行了加工，大腿模塊等部件采用Stratoconception快速成型技術(shù)完成了加工制造。同時(shí)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)件的采購，最后完成了