青蛙跳躍仿生運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、隨著時(shí)代發(fā)展，人類對(duì)于未知環(huán)境的探索的要求越來(lái)越高，對(duì)于機(jī)器人能在這些極端環(huán)境下工作的能力的要求也越來(lái)越高，首當(dāng)其沖的就是機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下移動(dòng)能力的要求。當(dāng)機(jī)器人在探索過(guò)程中遭遇高障礙物時(shí)，跳躍機(jī)器人相比于其他機(jī)器人存在巨大的優(yōu)勢(shì)。本文將仿生學(xué)與機(jī)器人學(xué)相結(jié)合，建立了采用柔性腳設(shè)計(jì)方案的仿生青蛙跳躍機(jī)器人模型，并對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的理論分析以及仿真模擬。
　　本文在分析國(guó)內(nèi)外關(guān)于青蛙原型和跳躍資料的基礎(chǔ)上，運(yùn)用仿生機(jī)構(gòu)這一

2、概念，通過(guò)對(duì)青蛙原型的研究，將青蛙腳部柔性這一特征應(yīng)用于跳躍機(jī)器人上。建立了采用柔性曲梁模擬青蛙的柔性腳的仿生青蛙柔性跳躍機(jī)器人模型，以希望達(dá)到模仿青蛙跳躍特性，提高跳躍機(jī)器人的彈跳能力，降低關(guān)節(jié)扭矩，從而減少能量消耗的目的。
　　分析了仿生青蛙跳躍機(jī)器人六連桿機(jī)構(gòu)的整個(gè)跳躍運(yùn)動(dòng)過(guò)程。把機(jī)器人跳躍過(guò)程分為地面階段、騰空階段和著陸階段。并分別針對(duì)三階段建立了分析模型，進(jìn)行正運(yùn)動(dòng)學(xué)以及逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得到機(jī)器人的質(zhì)心的正解矩陣和逆解解析

3、式；通過(guò)對(duì)機(jī)器人的速度雅可比矩陣的求解，能得到機(jī)器人各構(gòu)件質(zhì)心速度，為后續(xù)的動(dòng)力學(xué)求解做鋪墊。結(jié)合實(shí)例，采用Maple進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，驗(yàn)證了機(jī)器人正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)理論分析的正確性。
　　分析了考慮柔性腳的仿生青蛙跳躍機(jī)器人跳躍全過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型。利用柔性曲梁模擬機(jī)器人的柔性腳，運(yùn)用第二類拉格朗日方程對(duì)機(jī)器人進(jìn)行三階段的動(dòng)力學(xué)分析，從而得到在已知機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角變化的情況下機(jī)器人各關(guān)節(jié)扭矩的大小。
　　使用ADAMS建立仿生青蛙跳躍機(jī)器