考慮彈簧腿的四足機器人動力學分析與仿真.pdf

1、從機器人誕生到今天，機器人技術日益成熟。特別是近幾十年來，隨著機器人技術的迅猛發(fā)展，機器人的適用范圍越來越廣泛，實際工作中對機器人的要求也日益增多。相比于輪式機器人，足式機器人環(huán)境適應性強、運動靈活好，其中四足機器人綜合性能在足式機器人中最好，成為了各國科學家爭相研究的熱點。
　　 本文研究的野外高性能液壓驅(qū)動四足機器人，具有高動態(tài)、高負載能力，腿部結構簡單、緊湊等優(yōu)點。但是剛性腿的機器人在正常行走中機體受到的沖擊加速度非常大，

2、可能會對控制系統(tǒng)造成干擾，使機器人難以控制，嚴重的話甚至可能損壞控制系統(tǒng)。同時，巨大的沖擊也會造成腿部關節(jié)間隙增大，降低了機器人的控制精度。因此，本文考慮在機器人腿部加裝彈簧緩沖裝置，以減小機器人機體受到的沖擊，保護機器人控制系統(tǒng)，保證其控制精度。
　　 文章首先詳細綜述了國內(nèi)外四足機器人的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，然后采用D-H法建立起四足機器人的運動學模型，由坐標變換法得出機器人正、逆運動學方程式，并驗證腿部關節(jié)角隨足底軌跡變化的正確

3、解。通過分析規(guī)劃出四足機器人Trot步態(tài)下的足底路徑。為使機器人從站立狀態(tài)起步，在開始運動時采用半個幅度的步幅將機器人四條腿調(diào)整到合適的位置后再進入正常的Trot步態(tài)行走，同時用MATLAB模擬出該狀態(tài)下從站立開始行走時機器人腿以及各關節(jié)的軌跡。隨后建立了四足機器人的動力學模型，分析并采用拉格朗日法來求解四足機器人的運動學問題，得到了四足機器人的動力學方程組。
　　 機器人結構較為復雜，而在建模分析時完全精確的模型并不必要，因此

4、本文為了降低模型的復雜程度對其進行合理的簡化，采用三維造型軟件UG建立了四足機器人機體結構，并將模型導入ADMAS建立起正確的虛擬樣機模型。接著使用ADAMS對機器人樣機進行仿真，通過分析機體的位移及其速度加速度曲線看出剛性腿機器人受到的沖擊十分巨大，進而指出加裝彈簧緩沖裝置的必要性。在虛擬樣機上設計安裝彈簧緩沖裝置并進行仿真分析，對比未加裝彈簧緩沖裝置時機器人的足底、機體沖擊加速度和第一個關節(jié)的關節(jié)力，證明該裝置對減小機體沖擊有著顯著