四足機器人的虛擬樣機仿真研究.pdf

1、隨著人類科技的進步，機器人扮演著越來越重要的作用。機器人能代替人類從事艱苦的環(huán)境作業(yè)，比如礦井勘探，核電維修，深水探測，無人偵察等.世界上有將近40％的地形不適合輪式車輛的使用，傳統(tǒng)輪式機器人輪子的接近角和離去角大大地制約了其機動性，所以在運動靈活性方面，足式步行機器人卻有著明顯的結構優(yōu)勢，可以在及其復雜的地形運作，有著廣闊的的發(fā)展前景，所以對四足機器人的研究逐步成為其機器人研究中的熱點方向。
　　國內現(xiàn)有的仿生機器人的研究主要是

2、考慮在室內單一的環(huán)境下的仿生四足機器人作為研究對象，重點主要在機器人的運動形式和控制方法，很少考慮機器人在室外惡劣的環(huán)境下的運作。本文以馬的骨骼為原型，建立了一個四足機器人模型，以質量最輕為優(yōu)化目標，將虛擬樣機技術和有限元分析相結合，進行四足機器人運動學分析和結構設計的仿真研究。通過仿真實驗，改變模型的結構參數(shù)，獲得不同的設計方案，進行機構的運動學分析，從而實現(xiàn)設計的方案優(yōu)化。通過有限元分析軟件，對其進行受力分析，分析其尺寸的可變參數(shù)及

3、可行性，確定了機身框架的優(yōu)化設計變量，通過優(yōu)化機體結構尺寸，達到了減輕機身質量和提高靈活性的目的。論文的主要內容包括:
　　(1)簡要介紹了四足機器人在國內外的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，提出課題研究的現(xiàn)實意義。
　　(2)通過對馬的骨骼結構和步態(tài)分析，然后進行機構選型，最終確定機器人的結構設計方案。
　　(3)對機器人進行運動學分析和動力學分析，將為機器人的驅動電機提供理論參考。
　　(4)使用solidworks軟件對四

4、足機器人進行三維實體建模，然后運用軟件集成的ADMAS/View進行仿真分析，實現(xiàn)了四足機器人在ADMAS/View環(huán)境下對角小跑步態(tài)下的仿真。仿真實驗表明機器人能夠平穩(wěn)的實現(xiàn)對角小跑步態(tài)，也驗證了四足機器人虛擬樣機的合理性。
　　(5)運用有限元分析軟件對四足機器人的機身框架進行受力分析，以驗證機體框架結構的可靠性，然后以質量最輕為目標函數(shù)對機體進行結構優(yōu)化，使其達到減輕質量節(jié)省制造成本的目的。
　　(6)提出研究的局限性