重載機器人高適應(yīng)性足部的設(shè)計與研究.pdf

1、機器人技術(shù)的發(fā)展對人類更好的適應(yīng)大自然具有重要意義，機器人的廣泛應(yīng)用也對機器人的技術(shù)要求越來越高。移動機器人中的足式機器人具有很多優(yōu)勢，其落足點是離散的，在各種路況上總可以找到穩(wěn)定的支撐點，對工作路況要求低，但是對足式機器人的足部要求高，特別是大型重載足式機器人。現(xiàn)階段對在不同惡劣路況下行走的大型重載足式機器人足部的研究還很少。國內(nèi)需要研制一種六足重載機器人，可以應(yīng)用在山地、砂石、冰雪路面等惡劣復(fù)雜環(huán)境下。本文設(shè)計了一種重載機器人高適應(yīng)

2、性足部，可以適應(yīng)崎嶇不平等多種不同的惡劣復(fù)雜路況，具有高適應(yīng)性、減震性能以及大附著力，同時可以承受重載，對大型重載足式機器人在惡劣環(huán)境下的應(yīng)用具有重要意義。
　　針對重載機器人在惡劣復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用，機器人可以爬坡、轉(zhuǎn)彎、適應(yīng)崎嶇不平路面等，要求足部具有高適應(yīng)性、高承載性、緩沖減震性能和大附著力性能。設(shè)計了球副機構(gòu)，使足底可以擺動一定角度和繞小腿軸線360°回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)足部的高適應(yīng)功能，滿足機器人的爬坡、轉(zhuǎn)向和適應(yīng)崎嶇不平路面的性能

3、要求，保證足部穩(wěn)定落地。
　　重載機器人的足部在落地過程中會產(chǎn)生很大的沖擊，為了減小沖擊作用，設(shè)計了橡膠減震器和金屬彈簧減震器，以達到緩沖減震性能要求;其中為了保證機器人的連續(xù)行走，足底擺動后需自復(fù)位，以免足部再次落地發(fā)生危險情況，設(shè)計了周向均布的三組拉伸彈簧，實現(xiàn)足部的自復(fù)位性能要求;為了使足部結(jié)構(gòu)簡單，采用截錐螺旋彈簧將減震和足底自復(fù)位功能進行了組合創(chuàng)新設(shè)計。
　　為了使足部可以適應(yīng)山地、砂石和冰雪路面等，難以設(shè)計一種足

4、底滿足上述所有路況，因此設(shè)計了一種足底快換機構(gòu)，根據(jù)不同路況可以快速更換不同的足底滿足機器人的行走要求;整體結(jié)構(gòu)采用輕質(zhì)合金，質(zhì)量低，強度高，可以滿足承受重載的性能要求。各部分布置合理，相輔相成，既獨立完成各自的功能，又具有良好的協(xié)調(diào)性能，使用中不會發(fā)生部件間的干涉和沖擊碰撞問題，可以良好地滿足整體的性能需求。
　　基于上述的足部結(jié)構(gòu)，為了更好的模擬足部實際工作過程中受到的載荷，對足部進行了動力學(xué)仿真分析。在平地和斜坡上分別進行了