全膝式四足機器人步態(tài)聯(lián)合仿真與試驗研究.pdf

1、隨著機器人技術(shù)的快速發(fā)展，機器人的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，其性能得到不斷提升。相比于輪式機器人和履帶式機器人，足式機器人具有更強的環(huán)境適應(yīng)能力、靈活性和承載能力，在工程探險和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域具有良好的運用前景。其中，四足機器人避免了六足、八足機器人的結(jié)構(gòu)冗余與復(fù)雜性，又有超兩足機器人的負(fù)載能力與穩(wěn)定性，成為機器人領(lǐng)域的研究熱點。
　　四足機器人的運動能力主要依賴于機器人的機械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動方式和運動控制策略等。本文通過對獵豹骨骼和關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的分

2、析，確定了四足機器人的三段式腿部結(jié)構(gòu)。建立了四足機器人三維模型，并對四足機器人單腿進(jìn)行了正、逆運動學(xué)以及動力學(xué)分析。建立了四足機器人的物理模型，采用Adams和Matlab/Simulink進(jìn)行了Trot步態(tài)和Walk步態(tài)的聯(lián)合仿真分析。最后制作了四足機器人樣機，驗證了腿部機構(gòu)設(shè)計的合理性以及步態(tài)設(shè)計的正確性。本文進(jìn)行了如下主要工作:
　　1.通過分析獵豹的腿部骨骼及關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，確定了四足機器人的三段式腿部結(jié)構(gòu)，即單腿具有兩個主動自

3、由度，分別為髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動。利用D-H參數(shù)法建立了運動學(xué)方程，完成了四足機器人的正、逆運動學(xué)分析，計算出四足機器人從機體到足端的位姿變換矩陣。通過對四足機器人單腿動能及勢能的計算，運用拉格朗日函數(shù)，建立了動力學(xué)方程，為制作物理樣機提供依據(jù)。
　　2.利用Creo建立了四足機器人的簡化物理模型，并將其導(dǎo)入到Adams中進(jìn)行參數(shù)定義等設(shè)置;將Adams模型導(dǎo)入到Matlab/Simulink中完成相應(yīng)的控制系統(tǒng)設(shè)計和S函數(shù)編寫，