八足仿蟹机器人全方位步态生成与仿真

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足式机器人凭借其非结构化地形通过性好,稳定性好,行走速度快等性能优势,成为现今机器人研究的热点,多足机器人更是其中的重点研究对象。随着机器人技术研究的深入,人们已经不再满足于研究多足机器人简单的步行,而是向实用方向发展。因此,近年来,机器人步态规划,尤其是全方位步态以及稳定性和能耗的分析等研究方向越来越受到人们的关注。本文为研究八足机器人的全方位步态参数对于稳定性和能耗的影响,建立了 ADAMS和MATLAB联合仿真实验平台,通过仿真实验,研究八足机器人在各种行走步态参数下的稳定性和能量消耗问题。因为机器人负载有限,不可能携带大的储能装置,所以如何在有限的能源下,减少能量消耗,使机器人效率更好,环境适应能力更强是本文的研究重点。本文在生物螃蟹结构分析的基础上,设计了八足仿蟹机器人整体方案。利用模块化的思想设计了步行足,在步行足足尖的设计上,充分考虑了不同地面环境下的运动需要,采用了半圆弧形足尖结构的设计。通过对运动学的分析建立了步行足的运动学模型,使用MATLAB软件对运动学运算结果进行了仿真,验证了其准确性,并对步行足的可达空间进行了仿真分析。对八足机器人进行了动力学分析。概述了多足机器人动力学的求解方法,对比各方法后选择拉格朗日法对单步行足动力学进行了求解,并使用ADAMS软件进行仿真分析。使用ADAMS和MATLAB软件联合仿真得到机器人整体动力学的各关节速度,加速度和转矩曲线。结合八足仿蟹机器人运动学和动力学的分析,对八足仿蟹机器人运动过程中的能耗和稳定性进行了分析。并介绍了如何使用PROE、ADAMS和MATLAB软件进行联合仿真平台搭建以及仿真系统设计的注意事项。针对八足仿蟹机器人全方位步态进行了仿真实验。其中包括平面直行步态实验和平面转弯步态实验,通过实验,得到了不同占地系数、不同行程,不同速度下的能耗、比耗和稳定性数据,并分析了数据产生的原因。通过对数据的分析,得出了以能耗和稳定性为主要优化对象的平面直行和转弯步态时的最佳步态参数。
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