面向四足机器人的犬腿部关节缓冲作用机理研究

《面向四足机器人的犬腿部关节缓冲作用机理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：UDC：编号：201321202102河北工业大学硕士学位论文面向四足机器人的犬腿部关节缓冲作用机理研究论文作者：王亚琼学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：张明路职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金项目（基金号：61503119）河北省教育厅优秀青年基金项目（YQ2014027）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringTHEME

2、CHANISMSTUDYOFCUSHIONINGEFFECTONTHEGOGLEGJOINTSFORTHEQUSDRUPEDROBOTbyWangYaqiongSupervisor:Prof.ZhangMingluMarch2016ProjectsupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(GrantNO.61503119)andOutstandingYouthFundofEducationDepartmentofHebeiProvince（Gr

3、antNo.YQ2014027）摘要机器人按照行走方式可以分为足式机器人、履带式机器人和轮式机器人。足式机器人由于其离散的立足点对适应各种环境具有独特的优势。而四足机器人以其良好的稳定性能和承载能力等诸多优点成为足式机器人研究领域内的热点，但四足机器人依然存在很多问题需要解决，如四足机器人触地过程中受到巨大的地反力导致运动稳定性下降以及由于采用刚性结构导致的能量损失等。本文对犬触地缓冲过程中各关节角度变化以及能量变化做了详细的研究，为仿生四足机器人变刚度关节的设计提供参考和依据。主要研究内容和创新成果如下：

4、1、本文从仿生学角度对犬的解剖结构和运动机理进行了详细研究，得到犬结构对运动状态的影响规律，为四足机器人的机构设计提供了设计思路。2、通过简化犬骨骼结构，建立其结构模型。根据腿运动状态将其分为摆动腿和支撑腿，分别对其进行正运动学分析和逆运动学分析，给仿生四足机器人的运动学分析奠定了基础。3、通过搭建三维动态捕捉实验平台获得犬触地过程中各关节角度变化规律。在此基础上建立犬关节能量变化模型，分别对各关节在不同步态和不同刚度下的能量变化规律进行分析，得出最具有能量放大作用的关节刚度变化函数，为仿生四足机器人变刚度

5、关节的设计提供参考依据。4、通过对犬生物足的深入研究，完成了仿生机械足的机构设计，并且利用ADAMS对其进行仿真分析，验证了机械足具有减震和储能功能。关键词：四足机器人仿生机理犬运动学分析能量变化模型刚度函数IABSTRACTAccordingtothewayofwalking,robotcanbedividedintothewalkingrobot,trackedrobotandwheeledrobot.Walkingrobothasauniqueadvantagetoadapttothesevereen

6、vironmentbecauseofitsdiscretestandpoint.Thequadrupedrobotsbecomeanadvancedresearchhotspotwithitsgoodstability,strongbearingcapacityandmanyotheradvantages.However,thequadrupedrobotsstillhavemanyproblemstosolve,suchasthedeclineinmovementstabilitybecauseofthe

7、groundreactionforceandtheenergylossduetotherigidstructureintheprocessofthefootofthequadrupedrobottouchingtheground.Thispaperworksupthechangesoftheangleandtheenergyofeachdog’jointdeeply,inordertosupportthedesignofthejointwithvariablestiffness.Themainresearc

8、hcontentsandinnovativeresultsareasfollows:1、Thispapermakesadetailedstudytoanatomicalstructureandmotionprinciplefromtheperspectiveofbionicsandgetstheeffectofthedog’sstructuretothestateofmotion.Thisprovidesinsp