基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的小型仿人機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、機(jī)器人尤其是小型仿人機(jī)器人匯集了當(dāng)今世界在機(jī)電、材料、計(jì)算機(jī)、傳感器、控制技術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù),而娛樂機(jī)器人不強(qiáng)調(diào)技術(shù)的先進(jìn)性和復(fù)雜性,而是以給人們帶來(lái)歡樂和享受為宗旨.本文試圖在這兩者之間找到一個(gè)結(jié)合點(diǎn),開發(fā)一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低但是能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單步行的小型仿人機(jī)器人玩具.論文的第一部分首先簡(jiǎn)要地介紹了小型仿人機(jī)器人的概念、發(fā)展歷程以及小型仿人機(jī)器人和娛樂機(jī)器人的情況,然后介紹了本研究項(xiàng)目的背景和目標(biāo).論文的第二部分闡述了小型仿

2、人機(jī)器人玩具的總體設(shè)計(jì)原則和目標(biāo),提出了機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu),討論了關(guān)節(jié)自由度的設(shè)置和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的配置問題.論文的第三部分根據(jù)結(jié)構(gòu)特性建立了仿人機(jī)器人動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型,提出了建立虛擬樣機(jī)模型的必要參數(shù),包括運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)、質(zhì)量特性參數(shù)、力學(xué)特性參數(shù)和外界參數(shù)等;并利用Pro/E建立了三維樣機(jī)模型,然后在ADAMS中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)模型驗(yàn)證;最后在ADAMS中對(duì)虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行了直線行走過(guò)程的動(dòng)力學(xué)仿真.ADAMS采用拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程,輔以剛性積分算法以

3、及稀疏矩陣技術(shù)來(lái)求解模型.在進(jìn)行仿真的過(guò)程中,可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真過(guò)程觀察、模型更改以及仿真結(jié)果的處理工作,同時(shí)獲得了小型仿人機(jī)器人的行走速度.仿真結(jié)果的關(guān)節(jié)角運(yùn)動(dòng)曲線可以為實(shí)際運(yùn)動(dòng)提供依據(jù),關(guān)節(jié)力矩曲線能為本體設(shè)計(jì)提供依據(jù).最后根據(jù)虛擬樣機(jī)仿真過(guò)程,可以獲得大腿、小腿、大臂、小臂和U型叉的約束條件以及受力狀況,從而對(duì)大腿、小腿和大臂、小臂進(jìn)行模態(tài)分析,以及對(duì)U型叉、髖部十字軸等部件進(jìn)行應(yīng)力分析并且提出結(jié)構(gòu)的合理改進(jìn).通過(guò)以上各個(gè)步驟的工作