仿蛙彈跳機(jī)器人運(yùn)動學(xué)仿真及落地碰撞過程分析.pdf

1、近20年以來，仿生機(jī)器人研究是一個十分活躍的領(lǐng)域。具有生物體特征和機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的仿生四足機(jī)器人因移動范圍廣、穩(wěn)定性好、承載能力強(qiáng)等優(yōu)良的移動性能以能夠在條件惡劣、環(huán)境復(fù)雜等未知環(huán)境及非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下代替人們完成工作任務(wù)，因此仿生四足彈跳機(jī)器人成為仿生機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　本文以具有爆發(fā)性強(qiáng)、彈跳性能高和靈活性好等優(yōu)點(diǎn)的青蛙為仿生對象，在分析仿生彈跳機(jī)構(gòu)工作原理及發(fā)展現(xiàn)狀和青蛙彈跳運(yùn)動機(jī)理的基礎(chǔ)上建立仿青蛙彈跳機(jī)器人的虛擬樣機(jī)模

2、型并進(jìn)行仿真分析，為機(jī)器人后續(xù)研究提供理論基礎(chǔ)，其主要內(nèi)容概括如下:
　　在綜合分析青蛙彈跳機(jī)理的基礎(chǔ)上，建立線性和非線性機(jī)器人后肢彈跳腿模型并進(jìn)行研究分析;然后建立機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖并進(jìn)行自由度分析，運(yùn)用D-H理論分析了機(jī)器人準(zhǔn)備起跳階段運(yùn)動學(xué)特性。
　　利用Pro/E和ADAMS建立機(jī)器人虛擬樣機(jī)模型并進(jìn)行運(yùn)動學(xué)仿真，得到了ADAMS仿真環(huán)境下機(jī)器人的彈跳位姿、軀干質(zhì)心的運(yùn)動曲線、驅(qū)動關(guān)節(jié)角曲線和機(jī)器人四肢與地面接觸力的

3、變化曲線，并與青蛙彈跳位姿及彈跳過程四肢接觸力的變化進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證虛擬樣機(jī)模型的合理性。
　　基于Hertz彈性碰撞理論建立機(jī)器人落地過程時法向接觸力模型，并通過ADAMS進(jìn)行仿真，得到了機(jī)器人落地時前肢與地面碰撞過程時法向碰撞力的變化規(guī)律;進(jìn)而分析了前肢小腿材料、前肢與地面的接觸力參數(shù)等因素對機(jī)器人彈跳性能、碰撞過程特性的影響。
　　針對前肢小腿剛性模型落地瞬間碰撞力較大的情況，建立前肢彈簧腿模型并研究其參數(shù)對機(jī)器人彈