兩棲多足機(jī)器人虛擬樣機(jī)技術(shù)研究.pdf

1、本課題來源于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“兩棲仿生機(jī)械蟹基礎(chǔ)技術(shù)研究”，論文以建立一個(gè)對復(fù)雜地形高度適應(yīng)、性能可靠、并具有兩棲環(huán)境下活動(dòng)能力的微小型移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)為目標(biāo)，對機(jī)器人機(jī)械本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、動(dòng)力學(xué)模型和虛擬樣機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)開展研究。 首先，在分析國內(nèi)外大量足式機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)前四型兩棲多足機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)存在的問題和缺陷，創(chuàng)新性設(shè)計(jì)了完全模塊化的第五型兩棲多足機(jī)器人。兩棲多足機(jī)器人通過復(fù)合式步行足增強(qiáng)作業(yè)

2、能力：通過足尖增加減震模塊減小機(jī)器人行走時(shí)地面對步行足的沖擊。其具有可翻轉(zhuǎn)行走特性，大大提高了機(jī)器人在兩棲環(huán)境下運(yùn)行的適應(yīng)能力。 根據(jù)兩棲多足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，建立了兩棲多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。得到了機(jī)器人擺動(dòng)步行足及站立步行足運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度及加速度的計(jì)算方法、關(guān)節(jié)角速度及角加速度的計(jì)算方法。 其次，為了對兩棲多足機(jī)器人進(jìn)行進(jìn)一步的基礎(chǔ)研究，建立了機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析模型。得出了機(jī)器人擺動(dòng)步行足、站立步行足動(dòng)

3、力學(xué)方程以及機(jī)體動(dòng)力學(xué)模型；得到了機(jī)器人水環(huán)境的力學(xué)分析模型、求解方程和加速反力計(jì)算方法；給出了步行足減震模塊彈簧的力學(xué)模型以及彈簧剛度的選取方法。 最后，利用虛擬樣機(jī)技術(shù)結(jié)合仿真軟件ADAMS建立了兩棲多足機(jī)器人虛擬模型，進(jìn)行了大量仿真實(shí)驗(yàn)。對兩棲多足機(jī)器人的單步行足作了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)、足尖受法向力時(shí)的動(dòng)力學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)和步長選擇對機(jī)器人動(dòng)態(tài)性能影響實(shí)驗(yàn)；對兩棲多足機(jī)器人整體做了橫向運(yùn)動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)、空間零重力下的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)以及行走實(shí)驗(yàn)