本文關(guān)鍵詞：仿青蛙跳躍機(jī)器人的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與運(yùn)動(dòng)綜合

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【摘要】：隨著人類探索地球的深入,在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的勘測(cè)任務(wù)越來越多,可代替人類在惡劣條件下完成相關(guān)任務(wù)的仿生機(jī)器人漸漸成為機(jī)器人研制的熱點(diǎn)。因而研制一種活動(dòng)范圍廣、移動(dòng)能力強(qiáng)、越障能力卓越且避險(xiǎn)反應(yīng)迅速的仿生機(jī)器人有著重要的理論研究意義和廣闊的應(yīng)用前景。本論文以青蛙為研究對(duì)象,從機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真、性能優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真三個(gè)方面展開研究,旨在設(shè)計(jì)一種既具有較強(qiáng)越障能力,又具備很好環(huán)境適應(yīng)性的仿青蛙跳躍機(jī)器人。論文主要工作內(nèi)容如下：首先,以青蛙為研究對(duì)象,分析其骨骼結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)軌跡,建立了機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型,并在MATLAB軟件中對(duì)其跳躍階段進(jìn)行仿真,得到桿件位置的變化與關(guān)節(jié)角度的變化。其次,在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面提出了基于直線軸承的整體M型結(jié)構(gòu),保證了機(jī)器人起跳與落地時(shí)的穩(wěn)定性；在腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,以C型柔性簧片將小腿、踝關(guān)節(jié)、腳掌合三為一,在機(jī)器人落地時(shí)可起到緩沖作用；在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面,提出通過凸輪控制跳躍腿的壓縮周期,以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的連續(xù)跳躍。隨后,應(yīng)用ADAMS虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真。仿真結(jié)果顯示,間歇跳躍時(shí)的跳躍高度與理論計(jì)算基本相符,說明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理可行。最后,采用現(xiàn)代優(yōu)化技術(shù)分別對(duì)齒輪、凸輪及機(jī)器人質(zhì)心位置建立優(yōu)化模型并計(jì)算。通過對(duì)優(yōu)化后模型的仿真分析可知,優(yōu)化后機(jī)器人的跳躍高度與連續(xù)跳躍的次數(shù)均有明顯提升,說明優(yōu)化方法行之有效。相關(guān)研究結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的仿青蛙跳躍機(jī)器人結(jié)構(gòu)原理正確,跳躍效果較為理想,論文為仿生跳躍機(jī)器人的進(jìn)一步研究提供了一定的理論基礎(chǔ)和依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 郭小強(qiáng);裴忠才;;跳躍機(jī)器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2011年11期

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3 楊繪宇;王石剛;梁慶華;鄧奇;;仿蝗蟲跳躍機(jī)器人起跳過程運(yùn)動(dòng)學(xué)建模及分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2010年04期

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本文編號(hào)：1304487