四足机器人的运动学分析与仿真研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 28次 | 上传用户:yufengdong
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四足机器人有很强的环境适应性和运动灵活性,可广泛运用于抢险救灾、排雷、地质勘探、娱乐及军事等领域,因此,对四足机器人的研究已成为机器人研究领域的重要课题。但是四足机器人的结构复杂,在用传统的机械系统实物试验研究方法设计四足机器人时,不仅周期长,成本大,而且设计过程中计算量巨大,直观性较差,为了提高四足机器人设计的效率和可靠性,本文采用虚拟样机技术对四足机器人直线行走步态进行了仿真研究。论文的主要内容包括:1.阐述了四足机器人的研究背景及意义,简要分析了四足机器人国内外发展的现状和趋势,提出了本文研究的主要内容。2.从仿生学的角度出发,对四足动物马的身体结构进行分析,尤其是腿部结构的分析;选取行走步态为分析规划对象,从获得最大稳定裕度分析,选择“腿1-腿4-腿2-腿3”作为四足机器人的抬跨顺序,并且绘制了其静态步行的运动步态图;后面章节还对腿部的运动轨迹进行了规划。3.建立四足机器人的运动学数学模型,利用D-H法对其进行运动学分析,求出其正逆运动学方程,为后面的轨迹规划提供了数据支持;还建立了该机器人的动力学模型,对其进行了动力学分析,并导出它的拉格朗日动力学方程组,为后面的基于虚拟样机的仿真分析提供了理论基础。4.参照四足机器人实际的几何参数,借助Pro/E软件建立了简化的三维实体模型,并将该模型导入ADAMS软件中,根据实际运动情况施加约束、驱动、力等,建立四足机器人的虚拟样机模型。5.进行四足机器人仿真。采用规划好的四足机器人步态,在ADAMS环境下,对四足机器人进行运动学仿真和动力学仿真,获取一系列重要的数据,验证本方案设计的合理性,也为后续的研究工作提供有价值的数据信息。
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