四足机器人机构设计

来源 :杭州电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:vincent1115
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四足机器人以其承载能力好,稳定性高和其对地面的适应性强,可适用于多种不同的领域如抢险救灾,排雷,探险和娱乐以及军事方面,因此受到了国内外专家学者的关注。但是现有四足机器人的机构设计中存在:1、腿部机构自由度过多导致控制系统设计策略复杂,在复杂情况下的可靠性与负载能力受到限制;2、传统机器人多数由刚性构件组成,运动稳定性和协调性较低。本文设计了一款四足机器人,其特点在于具有较少自由度的腿部机构以及区别于传统刚性机器人的柔性结构,其单自由度的腿部机构控制系统简单且运行可靠性高;并且由于柔性结构的存在,使其承载能力、速度和稳定性较刚性结构有了极大提高,因此,在简化机器人动态控制策略的同时提高了机器人的行走稳定性和协调性。本论文主要做了如下工作:1、分析现有机器人腿部机构的优缺点,结合杆件类机构运动分析,设计了一款基于切比雪夫四杆机构和平行四边形缩放机构串联而成的四足机器人腿部机构,对该机构进行了动力学,运动学计算,并在仿真环境下进行仿真分析并验证轨迹。该机构作为单自由度闭环腿部机构,具有承载力大,结构紧凑,越障能力强的优点。2、设计了具有柔性特征的腰部关节机构,柔性脊柱机构和足端弹性机构,采用伪刚体理论模型对柔性参数进行计算分析,使用Algor Simulation对柔性机构进行有限元分析,得到应力,位移云图,校核设计可靠性。3、根据腿部机构和柔性机构的设计,在ADAMS中建立了带有柔性机构的四足机器人虚拟样机,并在虚拟环境中完成了不带柔性机构和具有柔性机构虚拟样机的运动仿真对比实验,验证具有柔性机构的四足机器人有更好的稳定性和协调性。4、选择舵机和机器人加工所用材料,对所设计四足机器人完成了完成了的实体制作和装配,完成样机制作,并完成运动过程,验证该四足机器人的设计符合要求,为之后四足机器人的研究提供一定参考。
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