雙足機器人的滾動膝蓋關節(jié)設計與實現(xiàn).pdf

1、目前，仿人機器人特別是雙足機器人以其對復雜環(huán)境良好的適應能力得到了廣泛的應用。而在雙足機器人的研究中，一個關鍵點就在于如何能夠得到和人類相似甚至更優(yōu)的關節(jié)傳動效率。滾動膝關節(jié)思想的提出就是通過減小關節(jié)內(nèi)部的摩擦從而降低能量損耗這一途徑來實現(xiàn)關節(jié)傳動效率的提高。本文主要針對滾動膝關節(jié)的設計與實現(xiàn)展開研究，其主要內(nèi)容如下：
　　1．對滾動膝關節(jié)機構(gòu)的傳動方案進行了研究，分析比較了帶傳動和齒輪傳動兩種膝關節(jié)機構(gòu)構(gòu)型方案的特點及存在的不足

2、，提出采用絲杠傳動作為滾動膝關節(jié)設計的傳動方案，從而在簡化機構(gòu)的同時實現(xiàn)對小腿轉(zhuǎn)動的高精度控制。
　　2.根據(jù)膝關節(jié)與雙足機器人其他部分特別是大腿小腿之間的關系，提出本項目的相關設計背景參數(shù)，以滾珠絲杠作為傳動部件提出了兩種滾動膝關節(jié)的具體實現(xiàn)方案，針對兩種方案分別進行了運動學和動力學分析，通過方案對比，確定了絲杠式膝關節(jié)的設計方案并確定機構(gòu)參數(shù)。
　　3.進行了滾動膝關節(jié)的結(jié)構(gòu)設計及三維建模，完成了方案涉及到的標準件的選擇

3、計算，在建模軟件中完成了膝關節(jié)的組裝，并進行了運動學仿真，仿真結(jié)果表明所設計的膝關節(jié)方案滿足設計要求。對膝關節(jié)結(jié)構(gòu)中的主要零部件進行了強度校核，利用有限元分析方法完成了強度校核，結(jié)果表明，膝關節(jié)方案中的各零部件均滿足強度要求。
　　4.對于膝關節(jié)方案中的非標準件完成了加工制造，其中電機箱等部件采用3D打印技術(shù)進行了加工，大腿模塊等部件采用Stratoconception快速成型技術(shù)完成了加工制造。同時進行了標準件的采購，最后完成了