本文關(guān)鍵詞：仿人機器人混聯(lián)三自由度軀干設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：仿人機器人能夠使用人類的工具,容易適應(yīng)人類的生活和工作環(huán)境,具有廣泛的應(yīng)用前景。推動仿人機器人在災(zāi)難救援、危險工作、公共服務(wù)等方面的應(yīng)用,需要提高仿人機器人對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性。仿人機器人需要具備多模態(tài)運動及轉(zhuǎn)換能力,完成多種作業(yè)任務(wù)的能力,以及應(yīng)對意外情況下的摔倒。而仿人機器人軀干在這幾方面都具有重要的作用。本文主要開展仿人機器人軀干的研究,通過合理的機構(gòu)設(shè)計,滿足軀干設(shè)計的多項性能要求;通過抗沖擊保護結(jié)構(gòu)設(shè)計,提高機器人應(yīng)對摔倒等外部沖擊的能力,保障機器人的安全。本文首先調(diào)研了國內(nèi)外仿人機器人及軀干的研究現(xiàn)狀,并對人體軀干的結(jié)構(gòu)及運動機理進行研究,分析了仿人機器人的簡易模型及軀干的設(shè)計要求,為仿人機器人的軀干設(shè)計奠定基礎(chǔ)。其次,提出了三自由度混聯(lián)機構(gòu)的軀干設(shè)計,由單自由度的串聯(lián)機構(gòu)和二自由度的并聯(lián)差分機構(gòu)組成。對設(shè)計的機構(gòu)進行了運動學(xué)分析。對軀干的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計,建立了優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,選擇遺傳算法進行優(yōu)化,使用Matlab遺傳算法工具箱完成優(yōu)化計算,優(yōu)化結(jié)果達到設(shè)計目標(biāo)要求。接著對軀干的工作空間進行分析,并對優(yōu)化結(jié)果的工作空間進行求解。再次,對仿人機器人軀干進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計,完成了胸腔及髖腰的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、機電一體化關(guān)節(jié)設(shè)計、直線驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計、外部緩沖保護結(jié)構(gòu)設(shè)計、電氣系統(tǒng)保護結(jié)構(gòu)設(shè)計,并對設(shè)計的髖腰部緩沖保護結(jié)構(gòu)進行有限元分析。最后,基于ADAMS動力學(xué)軟件進行了軀干的動力學(xué)仿真,先分析了改進型的梯形加速度曲線的運動軌跡規(guī)劃方法,接著對仿人機器人軀干進行俯仰和滾轉(zhuǎn)的運動仿真,驗證了軀干機構(gòu)設(shè)計的可行性;通過軀干自由落體運動進行抗沖擊仿真,驗證了軀干結(jié)構(gòu)的抗沖擊性。
【關(guān)鍵詞】：仿人機器人 軀干設(shè)計 混聯(lián)機構(gòu) 抗沖擊保護
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 仿人機器人的研究現(xiàn)狀10-16
• 1.3 仿人機器人軀干的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 仿人機器人軀干的構(gòu)型設(shè)計20-28
• 2.1 概述20
• 2.2 人體軀干運動機理研究20-23
• 2.3 機器人軀干的設(shè)計需求分析23-25
• 2.4 機器人軀干的構(gòu)型設(shè)計25-27
• 2.5 小結(jié)27-28
• 第3章 仿人機器人軀干的運動學(xué)分析及優(yōu)化28-44
• 3.1 概述28
• 3.2 運動學(xué)建模與分析28-34
• 3.2.1 運動學(xué)模型的建立29-30
• 3.2.2 運動學(xué)位置反解30-32
• 3.2.3 運動學(xué)位置正解32-34
• 3.3 并聯(lián)機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計34-43
• 3.3.1 優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型34-36
• 3.3.2 遺傳算法介紹36-38
• 3.3.3 優(yōu)化過程及結(jié)果38-40
• 3.3.4 工作空間分析40-43
• 3.4 小結(jié)43-44
• 第4章 仿人機器人軀干的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析44-59
• 4.1 概述44
• 4.2 機器人軀干的結(jié)構(gòu)設(shè)計44-53
• 4.2.1 驅(qū)動系統(tǒng)的選擇44-45
• 4.2.2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計45-47
• 4.2.3 胸腔結(jié)構(gòu)設(shè)計47-48
• 4.2.4 髖腰結(jié)構(gòu)設(shè)計48-53
• 4.3 機器人軀干的抗沖擊結(jié)構(gòu)設(shè)計53-58
• 4.3.1 外部保護結(jié)構(gòu)設(shè)計53-56
• 4.3.2 電氣保護結(jié)構(gòu)設(shè)計56-58
• 4.4 小結(jié)58-59
• 第5章 基于虛擬樣機的動力學(xué)仿真59-69
• 5.1 概述59
• 5.2 仿真平臺構(gòu)建59-61
• 5.2.1 虛擬樣機技術(shù)59-60
• 5.2.2 機械建模與參數(shù)設(shè)置60-61
• 5.3 運動軌跡規(guī)劃61-63
• 5.4 運動仿真及分析63-68
• 5.4.1 俯仰運動仿真63-65
• 5.4.2 滾轉(zhuǎn)運動仿真65-67
• 5.4.3 抗沖擊仿真與分析67-68
• 5.5 小結(jié)68-69
• 結(jié)論與展望69-71
• 參考文獻71-76
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單76-77
• 致謝77

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙鐵軍,趙明揚,單光坤,王洪光,陳書宏;仿人機器人柔性腰部機構(gòu)研究[J];機器人;2003年02期

2 汪光,黃強,李科杰;基于仿人機器人自身約束條件的行為調(diào)節(jié)步行控制[J];探測與控制學(xué)報;2003年S1期

3 ;我國仿人機器人研究實現(xiàn)重大突破——“十五”863計劃機器人技術(shù)主題近期成果簡介[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2003年01期

4 ;質(zhì)疑“仿人機器人”[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2003年03期

5 李艷杰,徐繼寧,王侃;仿人機器人發(fā)展現(xiàn)狀及其腰關(guān)節(jié)的作用[J];沈陽工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2004年01期

6 鐘華,吳鎮(zhèn)煒,卜春光;仿人機器人系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J];儀器儀表學(xué)報;2005年S1期

7 李允明;;國外仿人機器人發(fā)展概況[J];機器人;2005年06期

8 李艷杰,趙鐵軍,談大龍,吳鎮(zhèn)煒,鐘華;仿人機器人發(fā)展現(xiàn)狀及其腰部機構(gòu)研究[J];機械科學(xué)與技術(shù);2005年04期

9 ;仿人機器人開辟應(yīng)用新領(lǐng)域[J];伺服控制;2005年05期

10 ;仿人機器人系統(tǒng)[J];科學(xué);2006年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鐘華;吳鎮(zhèn)煒;卜春光;;仿人機器人系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[A];第三屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

2 李國進;易丐;;仿人機器人的一種雙向動力學(xué)建模方法[A];中南六�。▍^(qū)）自動化學(xué)會第二十九屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

3 趙鐵軍;趙明揚;;仿人機器人柔性腰部機構(gòu)設(shè)計[A];制造業(yè)與未來中國——2002年中國機械工程學(xué)會年會論文集[C];2002年

4 于爽;張永德;;一種仿人機器人面部的結(jié)構(gòu)設(shè)計[A];2002年黑龍江省機械工程學(xué)會年會論文集[C];2002年

5 李艷杰;鐘華;吳鎮(zhèn)煒;李斌;;仿人機器人腰機構(gòu)控制及分析實驗平臺研究[A];第二屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

6 王少鋒;王崴;張進華;洪軍;;基于生物力學(xué)特性仿人機器人的研究[A];全國先進制造技術(shù)高層論壇暨第七屆制造業(yè)自動化與信息化技術(shù)研討會論文集[C];2008年

7 王申江;郭祖華;;仿人機器人下蹲動作的最優(yōu)控制[A];北京力學(xué)會第20屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2014年

8 ;一種仿人機器人面部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(英文)[A];2002年黑龍江省機械工程學(xué)會年會論文集[C];2002年

9 龔海里;李斌;張國偉;王聰;鄭懷兵;;仿人機器人伺服靈巧手臂模塊化控制系統(tǒng)設(shè)計[A];中國儀器儀表學(xué)會第十二屆青年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

10 周珂;馮帥;孫增圻;華芳;徐正光;;仿人機器人步態(tài)模型的抗干擾分析[A];2007年足球機器人大會論文集[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 本報記者 李凝;讓“仿人機器人”走出實驗室[N];科技日報;2008年

2 本報記者付毅飛;仿人機器人能亮相奧運會場嗎？[N];科技日報;2003年

3 記者 李凝;仿人機器人會打太極拳[N];科技日報;2008年

4 國防科技大學(xué) 潘獻飛 譚紅力;仿人機器人新新“人類”[N];計算機世界;2002年

5 史曉波;仿人機器人能打太極拳[N];科技日報;2002年

6 記者 李江濤;仿人機器人“匯童”首次亮相[N];人民日報;2005年

7 吉星　本報記者 郭俊峰;首屆仿人機器人“奧運會”開幕[N];黑龍江日報;2010年

8 記者 付毅飛 劉恕 李凝;我國仿人機器人竟是“武林高手”[N];科技日報;2005年

9 記者 汪永安;仿人機器人“智能腳”研制獲突破[N];安徽日報;2012年

10 ;當(dāng)夢想成為現(xiàn)實[N];經(jīng)濟參考報;2013年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張大松;仿人機器人快速動態(tài)作業(yè)平衡算法研究[D];浙江大學(xué);2014年

2 馬淦;仿人機器人表情與身體動作的人機友好交互研究[D];北京理工大學(xué);2015年

3 李敬;仿人機器人乒乓球擊打運動規(guī)劃與穩(wěn)定控制[D];北京理工大學(xué);2015年

4 李春光;仿人機器人運動規(guī)劃與蜂擁控制研究[D];江南大學(xué);2015年

5 張彤;仿人機器人步行控制及路徑規(guī)劃方法研究[D];華南理工大學(xué);2010年

6 湯卿;仿人機器人設(shè)計及步行控制方法[D];浙江大學(xué);2009年

7 杜鑫峰;基于視覺識別的仿人機器人足跡點規(guī)劃研究[D];浙江大學(xué);2011年

8 甘志剛;仿人機器人數(shù)字仿真與虛擬示教關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2009年

9 王毅;基于仿人機器人的人機交互與合作研究[D];北京科技大學(xué);2015年

10 孫逸超;仿人機器人控制系統(tǒng)設(shè)計與姿態(tài)控制方法[D];浙江大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李耀;仿人機器人傳感檢測模塊的設(shè)計實現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2010年

2 譚海東;仿人機器人行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化[D];長春工業(yè)大學(xué);2015年

3 佘浩田;抗沖擊和過載保護的仿人機器人手臂設(shè)計[D];北京理工大學(xué);2015年

4 盧云雷;Nao仿人機器人站立狀態(tài)平衡控制研究[D];東北大學(xué);2013年

5 孫曉英;基于氣動人工肌肉的仿人機器人設(shè)計研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

6 趙磊;仿人機器人上身運動規(guī)劃及人機交互研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

7 鄭雪林;基于視覺伺服的仿人機器人智能抓取技術(shù)研究[D];東北大學(xué);2013年

8 蔣龍威;基于NAO的仿人機器人行走控制研究[D];東北大學(xué);2013年

9 薛建;基于CMA-ES算法的足球仿人機器人步態(tài)研究與實現(xiàn)[D];合肥工業(yè)大學(xué);2014年

10 張文;仿人機器人斜面行走的步態(tài)規(guī)劃[D];北京理工大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：仿人機器人混聯(lián)三自由度軀干設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：343826