仿蛙彈跳機器人的軌跡規(guī)劃及落地穩(wěn)定性分析.pdf

1、在平坦的地面，移動機器人工作表現(xiàn)良好，但跨越障礙的能力較差，因此受地形方面的限制較大。而彈跳機器人具有很好的跨越能力，能夠越過等同自己身體幾倍到幾十倍的物體，而且彈跳反應用時少，彈跳能力強，大大提升了機器人的應變能力，使其應對復雜環(huán)境的能力大大增強，而且其在太空探索中優(yōu)勢明顯，因而具有廣闊的應用前景。
　　本文基于國內(nèi)外仿生彈跳機器人的研究現(xiàn)狀，通過理論分析和虛擬樣機驗證，對仿蛙彈跳機器人進行了結(jié)構(gòu)設計、運動學和動力學、軌跡規(guī)劃以

2、及落地穩(wěn)定性分析，主要成果如下:
　　1)根據(jù)青蛙四肢各個關(guān)節(jié)的尺寸比重及活動區(qū)域，構(gòu)建出仿蛙彈跳機器人結(jié)構(gòu)模型，以液壓缸為驅(qū)動原件，可以根據(jù)情況通過調(diào)節(jié)液壓缸來調(diào)節(jié)彈跳高度以適應不同的地形條件。
　　2)根根據(jù)機器人的運動學模型研究機器人的每個關(guān)節(jié)角度與機器人位姿的關(guān)系，運用D-H理論進行正運動學和逆運動學分析。采用第二類Lagrange法對仿蛙彈跳機器人進行動力學分析，建立三個階段的動力學方程。分析主被動關(guān)節(jié)間動力學耦合

3、效應，通過動力學分析可以在已知機器人運動規(guī)律的情況下，求解出液壓缸的輸出力，為后續(xù)仿蛙彈跳機器人的控制系統(tǒng)研究打下了良好的基礎(chǔ)。
　　3)選用蟻群優(yōu)化算法對仿蛙彈跳機器人進行軌跡的規(guī)劃，在Pro/E環(huán)境下建立仿蛙彈跳機器人的三維模型，然后導入ADAMS軟件并利用軌跡規(guī)劃得到的關(guān)節(jié)路徑曲線對其進行運動仿真;再把仿真實驗過程中獲得的每個關(guān)節(jié)處的力矩數(shù)據(jù)與MATLAB仿真結(jié)果進行對比分析，從運動學和動力學角度來驗證軌跡規(guī)劃的正確性。