本文關鍵詞：四足機器人結(jié)構(gòu)設計與仿真優(yōu)化

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【摘要】：同輪式機器人相比,足式機器人具備靈活性的特點使其能夠在野外的不平坦地形行走。在足式機器人家族中,從穩(wěn)定性和負載能力上,四足優(yōu)于雙足,從結(jié)構(gòu)和控制復雜度上,簡便于六足和八足。因此,四足機器人的運動性能優(yōu)于其他多足機器人。國際上最為著名的四足機器人是Boston Dynamics公司開發(fā)的BigDog。四足機器人的運動特性主要取決于機械結(jié)構(gòu),機械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定又決定了對四足機器人后續(xù)工作的研究質(zhì)量。目前仿生四足機器人結(jié)構(gòu)形式非常多,但是并沒有系統(tǒng)的對機械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動單元做詳細的論述,本文基于四足動物的肢體結(jié)構(gòu)特征、仿生學原理,對四足機器人整體結(jié)構(gòu)設計、運動學分析、關節(jié)設計和驅(qū)動單元的優(yōu)化設計做了詳細論述,著重四足機器人的結(jié)構(gòu)設計。首先,依據(jù)仿生學原理和機械結(jié)構(gòu)設計分析了現(xiàn)有的四足機器人的眾多機構(gòu)特征后,設計了一款全膝式多自由度的仿生四足機構(gòu)虛擬樣機。運用pro/E軟件對虛擬樣機做了詳細的結(jié)構(gòu)設計,包括整體支架,腿部結(jié)構(gòu),標準件的選擇。分析并推導了四足機器人的運動、靜力學方程、關節(jié)角度變量和輸出位移變量的關系�；贏dams軟件仿真得到了關節(jié)旋轉(zhuǎn)角度、速度、質(zhì)心變化和關節(jié)驅(qū)動力等重要數(shù)據(jù),基于Abaqus完成了機器人關鍵零部件的優(yōu)化,并以此為依據(jù)設計出四足機器人的模塊化腿式機構(gòu),節(jié)省空間和降低了整體質(zhì)量。最后,加工出了腿部結(jié)構(gòu)各部件,集成了機載驅(qū)動系統(tǒng),集成了 12自由度包括8個主動自由度和4個被動自由度的實驗樣機,搭載了 12軸控制系統(tǒng),通過實驗樣機的步態(tài)測試,驗證了所設計機械結(jié)構(gòu)的可行性。
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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