混合输入型多足移动机构运动机理和实验研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ma_1001
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在多足机器人研究领域,高速、高效和高机动性一直是研究者追求的目标。目前多足机器人多采用全伺服的串联式腿机构,因此能够实现灵活的足端轨迹和具备良好的机动性,然而由于驱动器运转方向切换的频繁性限制了效率和步频的提高;采用曲柄连杆机构的多足机器人能够依靠常速驱动获得高速和高效的运动,但由于缺乏伺服自由度而缺乏足端轨迹的柔性,进而限制了机器人的机动性。混合输入机构作为同时拥有常速旋转驱动和伺服驱动的多自由度连杆机构,即能够通过常速旋转驱动获得较快的速度和较高效率,又能够通过伺服驱动实现足端轨迹的柔性。本文围绕以混合输入机构为腿机构的混合输入型多足移动机构的设计和实验,开展了混合输入机构基础理论、混合输入腿机构设计、混合输入型多足移动机构的仿真和实验等方面的研究,主要研究内容及成果如下:(1)通过开展混合输入五连杆机构末端轨迹的分析,提出了实现光滑轨迹时伺服输入的必要条件,即伺服输入导数连续;探讨了再现轨迹与常速和伺服输入的驱动函数的关系,提出了混合输入机构曲线轨迹再现的充要条件,即曲线轨迹的等效时间参量关于时间变量的位置方程存在且单调,并给出了数值化充要条件判据的流程以提高该充要条件适应性;利用数值化判据对圆和正方形轨迹进行了轨迹再现规划并在双曲柄构型的混合输入五杆机构上进行了实验验证,实验结果的误差较小,验证了数值化轨迹再现方法的可行性。(2)在连杆机构杆组理论的基础上,利用杆组组合的方法进行了双节腿模型的单曲柄六连杆和八连杆腿机构的构型综合,为混合输入腿机构的设计提供了大量的构型基础;通过Stephenson-Ⅲ型六连杆机构足端轨迹分析,设计了包含常速旋转驱动和直线伺服驱动的双自由度混合输入七连杆腿机构,该机构具有较小的占空比并且在直线伺服下可以实现足端轨迹的上下调整;通过Jansen八连杆机构进行足端轨迹分析,设计了包含常速旋转驱动和直线伺服驱动的双自由度混合输入十一连杆腿机构,该机构能够在直线伺服过程中能够保持足端轨迹底部的水平性和高度不变,始终符合GDA原理,保持高效行走性能。(3)在混合输入七连杆腿机构的基础上,设计了具有模块化腿机构的混合输入型四足移动机构,并进行了混合输入四足转弯步态的虚拟样机仿真,仿真结果显示混合输入四足移动机构在伺服调节下能够实现动态的转弯运动;针对包含直线伺服驱动的混合输入机构,提出了一种基于线性插值的足端轨迹数值规划方法,并对直线、大跨距三角形和四边形以及椭圆足端轨迹的进行了再现规划和实验,实验结果的误差较小,验证了该轨迹规划方法的可行性;研究了弧形弹簧足底对四足移动机构行走性能的影响,结果显示弧形足底能够很好的减少常速电机的峰值电流。(4)基于混合输入十一连杆腿机构,搭建了左右对称的混合输入型六足移动机构;通过不同伺服调节量下足端轨迹的分析,提出了基于左右腿差动伺服调节的转弯机制,即利用支撑足转换时差所导致的二足和四足支撑期间的足端速度差实现混合输入六足的阶梯型转弯;开展了混合输入六足的转弯步态的虚拟样机仿真研究,仿真中的中心轨迹近似于圆,且俯仰角、翻滚角和中心起伏等都非常小,表明转弯步态的平稳性;通过仿真定量分析了曲柄转速、左右腿伺服调节量等步态参数和左右腿间距、前后腿间距等结构参数对转弯步态性能影响,为混合输入型六足的设计提供了技术参数;设计了基于手动伺服的混合输入型六足移动机构实验样机并开展了转弯步态的实验,实验和仿真结果趋势一致,验证了转弯机制的正确性和仿真定量分析的可行性。
其他文献
<正>写作范例指在选材立意、谋篇布局、遣词造句等某一或某些方面具有示范性、典型性的例子,它包括课内的经典段落、课外的名人作品、学生的习作范文、教师的下水文等。在写
实际工程中,许多动态过程都可建模为双曲型分布参数系统,例如:弦的振动、人口的发展、起重机的物料吊运、水体的流动、石油和天然气的开采和管道运输等.与集中参数系统(由常微
数据结构是电子信息类专业的核心课程,传统的教学与最新的技术发展脱节,难以激发学生的学习兴趣。将数据结构教学与目前广泛使用的智能终端应用相结合,在新的软件开发平台上开展
回 回 产卜爹仇贱回——回 日E回。”。回祖 一回“。回干 肉果幻中 N_。NH lP7-ewwe--一”$ MN。W;- __._——————》 砧叫]们羽 制作:陈恬’#陈川个美食 Back to yield
磁弹性传感器具有高灵敏度、低成本和非接触测量等诸多优势而备受关注,因此在无损检测、生物活体检测、食品安全和环境监测等领域具有巨大的应用前景。本文主要通过实验对磁
非屏蔽双绞线具有较强的抗共模干扰能力,在视频监控相对集中的场合用其传输视频信号具有成本低廉、施工方便的优势。视频信号必须由单端信号转换为差分信号才能用双绞线传送,
迁移学习方法是一种新的机器学习框架,其放松了对训练数据和测试数据同分布假设的要求,能够利用不同领域的数据来帮助目标任务的学习,有效解决了训练数据和测试数据分布不一
为了实现对运动轨迹模拟系统中的运动信息实时采集和显示,在研究Win32应用程序与PMAC之间通讯原理和PMAC数据采集方式的基础上,提出了利用Delphi实现PMAC数据的实时采集和显