试析林间步行机器人的运动特性与动态仿真

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1、东北林业大学硕士学位论文林间步行机器人的运动特性与动态仿真姓名：尹婧申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：马岩；陆怀民201006摘要本文对国内外步行机器人设计理论的历史及现状进行了分析与总结，并对步行机器人的未来发展趋势进行了展望，在此基础上，本文提出了新型林间步行机器人的机械结构设计方案，并根据该方案进行了林间步行机器人的结构设计及运动学仿真分析。基于仿生学原理，提出了在农林业具有一定应用价值的新型林问步行机器人的机械部分设计，其中采用腿式行走机构既使步行机器人具有极强的稳定性，又使步行机器人

2、在不平地面和松软地面上的运动速度较高，能耗较小。步行机器人所采用的凸轮减振机构通过凸轮补偿部分的作用，抵消了底部机身产生的垂直方向上的振动，使驾驶台相对于地面垂直方向上的振动接近于零。本文在分析步行机器人结构特点的基础上，对林问步行机器人的位置，速度和加速度分别进行了运动学分析，求出了林间步行机器人的运动学方程。最后利用Pro／E软件建立了林间步行机器入的虚拟三维装配模型，利用ANSYS软件对减震机构凸轮进行有限元分析和求解，获取了林间步行机器人工作过程中的受力变形情况及各个单元和节点的应力大小，并对其受力

3、结果进行分析。关键词林间步行机器人；凸轮；减震；仿真；运动学Abstract=葛==============================================m—Ii；=I================================!==Inthispaper,thehistoryandcurrentsituationofthedesigntheoryforwalkingrobotathomeandabroadweanalyzedandsummarized，andthefuturedeve

4、lopmenttrendofwalkingrobotispredicted，onthisbasis，thispaperpresentsanewtypeofmechanicalstructuredesignforforestwalkingrobot，andcarriesoutthestructuredesignandkinematicssimulationoftheforestwalkingrobotundertheprogram．Basedonthebionicsprinciple，thispaperpro

5、posesthemechanicalstructureofwalkingclimbingmachinewhichhasacertainapplicationvalueinagricultureandforestry，whichU$esleg-basedwalkinginstitutionstomaketherobotstableandgethighervelocityandloselessenergyconsumptionintheunevenandsoftground，thewalkingrobotuse

6、scamdampingbody，offsetsthevibrationoftheverticaldirectionproducedbythebottomofthefuselagethroughtheroleofcamcompensationpartandmakesthevibrationoftheverticaldirectionforthebridgerelativetothegroundbeZero．Basedontheanalysisofthestructuralcharacteristicsofwa

7、lkingrobot,thispaperanalyzestheposition,velocityandaccelerationofwalkingrobotrespectively,andsolvesthekinematicequationsoftheforestwalkingrobot．Intheend，thepaperbuildsthe3DmodelbyusingPro／Esoftware，carriesonthefinitedementanalysisandsolvingtothecambyusingA

8、NSYSsoftware，getsdeformationsituationandsla'esssizeofeachunitandnodeduringtheworkingprocessoftheforestwalkingrobot,andanalyzesthestressresults．KeywordsForestwalkingmachine；Cam；vibrationreduction；Simulation；Ki