欠驅(qū)動(dòng)四足機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、為研究四足機(jī)器人的欠驅(qū)動(dòng)特性，在較少驅(qū)動(dòng)的情況下，利用自身的結(jié)構(gòu)特性實(shí)現(xiàn)四足機(jī)器人的較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，本文進(jìn)行了欠驅(qū)動(dòng)四足機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真。
　　根據(jù)四足哺乳動(dòng)物“狗”的腿的結(jié)構(gòu)組成，得出四足機(jī)器人的簡(jiǎn)化模型。對(duì)四足機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，根據(jù)D-H法則建立四足機(jī)器人單腿的D-H坐標(biāo)，根據(jù)四足機(jī)器人桿件幾何參數(shù)及其關(guān)節(jié)變量，推導(dǎo)出了腿機(jī)構(gòu)末端相對(duì)于機(jī)體坐標(biāo)系的姿態(tài)矩陣和位置坐標(biāo)。對(duì)欠驅(qū)動(dòng)四足機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，由腿機(jī)構(gòu)末端相對(duì)于機(jī)

2、體坐標(biāo)系的位姿，得到各個(gè)關(guān)節(jié)變量表達(dá)式。運(yùn)用蒙特卡洛法得到了四足機(jī)器人足端工作空間云圖，驗(yàn)證了四足機(jī)器人腿之間無(wú)干涉現(xiàn)象。
　　建立了欠驅(qū)動(dòng)四足機(jī)器人機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型，確定了動(dòng)力學(xué)分析方法并進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，推導(dǎo)出了基于拉格朗日方程的動(dòng)力學(xué)方程和各關(guān)節(jié)力矩矩陣。
　　建立了三維建模和虛擬樣機(jī)模型，對(duì)四足機(jī)器人的單腿進(jìn)行仿真，確定了四足機(jī)器人單腿在運(yùn)動(dòng)時(shí)髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，參考四足機(jī)器人對(duì)角小跑步態(tài)的運(yùn)動(dòng)特征，得到欠驅(qū)動(dòng)四

3、足機(jī)器人的關(guān)節(jié)控制規(guī)律。對(duì)欠驅(qū)動(dòng)四足機(jī)器人在平整路面和非平整路面上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真，運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真結(jié)果表明四足機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)角小跑步態(tài)，在非平整路面上運(yùn)動(dòng)時(shí)顯示了欠驅(qū)動(dòng)四足機(jī)器人的優(yōu)越性。
　　通過對(duì)四足哺乳動(dòng)物奔跑步態(tài)的仿生學(xué)研究，給出了欠驅(qū)動(dòng)四足機(jī)器人奔跑步態(tài)的平面模型，實(shí)現(xiàn)了欠驅(qū)動(dòng)四足機(jī)器人奔跑步態(tài)，并對(duì)奔跑步態(tài)進(jìn)行了平整地面和非平整地面的對(duì)比仿真。結(jié)果表明欠驅(qū)動(dòng)四足機(jī)器人在無(wú)任何反饋控制的情況下，可以通過調(diào)整自身的結(jié)構(gòu)