受耕地条件影响,我国丘陵山区适宜小型农业机械作业,但目前小型农业机械存在行走平衡性差等问题,故对小型农业机械行走平衡控制的研究十分迫切。因山羊经常在凹凸不平的地面上行走,故以山羊为研究对象,对其在坡地行走的运动参数进行研究分析。为仿山羊坡地行走机构的设计提供基础试验数据。1.构建山羊坡地行走局部和整体模型。基于山羊结构,描述山羊模型关键参数,采用D-H表示法、虚拟腿原理和拉格朗日功能平衡法对山羊进行运动学及动力学分析,得出运动学及动力学方程,建立相关模型,获取质心相关参数。2.设计完成山羊坡地行走试验。利用坡度自动调节系统提供不同试验坡度,从试验设计、试验对象、试验设备、试验场地、试验过程、试验数据处理与分析等方面介绍山羊不同坡地的试验过程。采用高速摄影系统采集不同坡度山羊运动参数数据进行分析研究,为动力学分析提供轨迹函数及速度等参数;采用角度传感器测量系统测量各腿部膝关节角度,并对数据进行初步分析。利用Matlab、Origin等相关软件计算模型相关数据,绘制相关图像。3.模型与试验结果对比分析。通过Matlab软件计算出头部和整体模型速度、加速度值,将模型得出的理论值与试验所测得的实际值相对比,验证各模型的正确性。也为进一步的模型仿真分析及优化作准备。4.头部对山羊坡地行走平衡控制的调节。通过分析总体系统、研究有无头部的稳定裕度大小及平衡控制算法等。研究头部对整体平衡的调整影响及其平衡控制策略,为以后提高仿生结构平衡性奠定基础。本课题为机械系统相关应用领域仿生学的深入研究提供了一种新思路,对于降低开发成本和提高产品性能也具有一定的实际意义。