單元及組合型網(wǎng)格式移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的研究.pdf

1、本研究屬于機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域，是對(duì)移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行的研究。連桿是腿足式、蛇形及不規(guī)則形態(tài)（非生物外形）機(jī)器人的基本構(gòu)件;其尺寸、形狀設(shè)計(jì)自由度大;連接鉸鏈的種類和配置方式多;故移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)具有深厚的研究?jī)?nèi)涵。
　　本文首次提出網(wǎng)格式移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的概念，該類機(jī)構(gòu)由若干連桿組合而成，在外形形態(tài)上類似于生物學(xué)領(lǐng)域中的網(wǎng)格，如蜂窩截面的網(wǎng)格形狀。網(wǎng)格的一條邊在連桿機(jī)構(gòu)中是一個(gè)連桿，網(wǎng)格的結(jié)點(diǎn)在連桿機(jī)構(gòu)中是連桿間的連接鉸鏈。
　　論文從

2、基本的開鏈?zhǔn)饺B桿機(jī)構(gòu)出發(fā)開展研究;而后，用連桿構(gòu)造出具有三邊、四邊閉環(huán)圖形形態(tài)的移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)，即三邊、四邊網(wǎng)格單元移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu);再以平行四邊形網(wǎng)格單元移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)為基本單元，采用不同的組合方式，構(gòu)造新型的網(wǎng)格式移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)，分析其運(yùn)動(dòng)特性。主要研究工作如下:
　　(1)根據(jù)三邊式移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的拓?fù)?，?gòu)造了3個(gè)子類的具有步行或爬行能力的三桿開鏈?zhǔn)揭苿?dòng)連桿機(jī)構(gòu);提出了直線步行的三邊網(wǎng)格單元移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)，分析其穩(wěn)定性、步高、步長(zhǎng)等運(yùn)動(dòng)

3、性能;從桿件形狀與鉸鏈連接的角度，提出改進(jìn)方案，增加了三邊網(wǎng)格單元移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向功能。
　　(2)增加網(wǎng)格單元的邊數(shù)，提出滾動(dòng)的四邊網(wǎng)格單元移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)，利用機(jī)構(gòu)學(xué)中四桿機(jī)構(gòu)的知識(shí)及拓?fù)鋵W(xué)的理論，從鉸鏈方位、驅(qū)動(dòng)個(gè)數(shù)、驅(qū)動(dòng)位置等方面考慮，拓展出7種子構(gòu)型，分析各構(gòu)型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)軌跡，并使用差動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)了中心單動(dòng)力型平行四邊形網(wǎng)格單元連桿機(jī)構(gòu)差動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向。
　　(3)將兩個(gè)平行四邊形網(wǎng)格單元進(jìn)行平面或空間組合，分別研

4、究了平面型、空間正交型雙平行四邊形網(wǎng)格式移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)，采用差動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)前者的轉(zhuǎn)向，分析了后者空間任意方位轉(zhuǎn)向的特性。
　　(4)將三個(gè)平行四邊形網(wǎng)格單元進(jìn)行平面組合，構(gòu)成的三平行四邊形網(wǎng)格式移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，研究其質(zhì)心波動(dòng)與驅(qū)動(dòng)函數(shù)的關(guān)系，并以最小化質(zhì)心波動(dòng)為優(yōu)化目標(biāo)求解驅(qū)動(dòng)函數(shù)，使用差動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)了差動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向。
　　(5)將四個(gè)平行四邊形網(wǎng)格單元進(jìn)行平面組合，開發(fā)了四平行四邊形網(wǎng)格式移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)，深入發(fā)掘其運(yùn)