腿型跳躍機(jī)器人優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、腿型跳躍機(jī)器人擁有自由度數(shù)多，避險(xiǎn)能力強(qiáng)，地面接觸面積小等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使其在惡劣環(huán)境尤其是未知環(huán)境下執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)時(shí)可以更加靈活，更加安全，適用更加廣泛，對(duì)腿型跳躍機(jī)器人的研究將在特種工作及國(guó)防領(lǐng)域產(chǎn)生很高的應(yīng)用價(jià)值。
　　對(duì)于機(jī)器人的整個(gè)跳躍運(yùn)動(dòng)周期而言，起跳階段是最關(guān)鍵的，該階段的運(yùn)動(dòng)性能直接決定了機(jī)器人的跳躍高度和距離。本文研究了一種雙關(guān)節(jié)無(wú)彈性元件的腿型跳躍機(jī)器人，在分析了典型跳躍生物運(yùn)動(dòng)機(jī)理之后建立出機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)模型，

2、針對(duì)起跳階段完成正運(yùn)動(dòng)學(xué)及逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，優(yōu)化機(jī)器人的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并進(jìn)行了樣機(jī)實(shí)驗(yàn)。
　　針對(duì)腿型跳躍機(jī)器人的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)模型問(wèn)題，由于跳躍生物生理結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，首先分析典型跳躍生物跳躍機(jī)理，之后采用生物運(yùn)動(dòng)力學(xué)原理中的模型理論簡(jiǎn)化典型跳躍生物的生理結(jié)構(gòu)，結(jié)合生物跳躍特性和其相似性分析，簡(jiǎn)化出機(jī)器人的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)模型并建立坐標(biāo)系。
　　針對(duì)腿型跳躍機(jī)器人的軌跡規(guī)劃問(wèn)題，首先通過(guò)正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，結(jié)合可變五次多項(xiàng)式得到期望的機(jī)器人質(zhì)心空間軌跡

3、，之后從機(jī)器人質(zhì)心空間逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度，與規(guī)劃出的質(zhì)心軌跡相結(jié)合并基于自運(yùn)動(dòng)控制算法，通過(guò)優(yōu)化得到符合避關(guān)節(jié)極限和避奇異要求的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡。
　　針對(duì)腿型跳躍機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，選取速度方向可操作度作為指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)跳躍機(jī)器人在起跳方向上的運(yùn)動(dòng)能力，并分析了所選指標(biāo)與各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，最后采用該指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)完成結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，得到使指標(biāo)最大的各部分參數(shù)值。
　　根據(jù)優(yōu)化所得的參數(shù)值和實(shí)際實(shí)驗(yàn)要求，完成機(jī)器人本體設(shè)計(jì)，加工