仿牛步態(tài)四足機(jī)器人腿蹄及柔性關(guān)節(jié)的研究.pdf

1、四足機(jī)器人是一種典型的機(jī)器人，與輪式和履帶式機(jī)器人相比，具有更好的機(jī)動(dòng)性和適應(yīng)復(fù)雜地形的能力，其研究具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。為了實(shí)現(xiàn)在山地、泥地、沼澤等復(fù)雜揉面路面上作業(yè)及運(yùn)輸物資的目的，本文對(duì)可應(yīng)用于柔軟地面的仿牛步態(tài)機(jī)器人的腿蹄部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，以達(dá)到該型機(jī)器人能在柔軟地面持續(xù)穩(wěn)定行走的能力，并進(jìn)行虛擬樣機(jī)的仿真分析。
　　首先，在分別對(duì)國(guó)內(nèi)外各種重載機(jī)器人和四足機(jī)器人總結(jié)分析的基礎(chǔ)上，指出傳統(tǒng)典型四足機(jī)器人的腿部結(jié)構(gòu)的

2、局限性，由此提出新型仿生腿部系統(tǒng)利于四足機(jī)器人在柔軟地面的行走。針對(duì)四足機(jī)器人的小跑運(yùn)動(dòng)、行走步態(tài)對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，并根據(jù)牛腿特點(diǎn)，得出腿部設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，對(duì)于四足機(jī)器人仿生牛腿和牛蹄進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并與傳統(tǒng)的牛蹄進(jìn)行了對(duì)比。根據(jù)對(duì)牛在水田里行走的特點(diǎn)，本文對(duì)于牛的身體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形態(tài)進(jìn)行了研究，并對(duì)于腿部結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)進(jìn)行的分析。根據(jù)已有對(duì)于牛的腿部運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究，分析牛運(yùn)動(dòng)過(guò)程中形成的簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，為設(shè)計(jì)能在柔軟地面行走的四組機(jī)器人提

3、供相應(yīng)的參考。并通過(guò)對(duì)仿生機(jī)器腿低模塊化分析和仿真，得到用較低復(fù)雜性的組件設(shè)計(jì)仿生機(jī)械腿的基礎(chǔ)，為我們簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)仿牛機(jī)械腿提供了思路和理論支撐。并根據(jù)牛的偶蹄特性，分析了牛蹄在柔軟地面環(huán)境下對(duì)于持續(xù)穩(wěn)定行走起到的作用，建立了仿生機(jī)器人腳掌與地面受力作用的模型，并分析受力作用過(guò)程中，法向應(yīng)力、切向應(yīng)力及扭矩的變化情況。
　　最后，利用ADAMS軟件和ABAQUS軟件建立了仿牛步態(tài)機(jī)器人在柔性地面的步態(tài)運(yùn)動(dòng)虛擬仿真模型，通過(guò)對(duì)于機(jī)械腿在