仿牛步态四足机器人腿蹄及柔性关节的研究

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1、仿牛步态四足机器人腿蹄及柔性关节的研究猎豹机器人的设计与仿真2013蔡楷旋硕士机械工程黎蔡勇教授教授ClassifiedIndex:U.D.C:SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisImitationcowgaitofquadrupedrobotleghoofandflexiblejointsGrade:2013Candidate:KaixuanCaiAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:MachineEngineeringSupervisor:Prof.Yo

2、ngCaiMay.28,2016独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名；日期又錦攻＿／关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留，即；学校、使用学位论文的规定有权保留学位论文的复印件，校可公布该论允许该论文被查阅和借阅；学文的全部或部分内容，可采用

3、影印、缩印或其他复制手段保巧论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名导师签名曰期、化糸１捷Ｌ：知八（西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要四足机器人是一种典型的机器人，与轮式和履带式机器人相比，具有更好的机动性和适应复杂地形的能力，其研究具有重要的科学意义和实际应用价值。为了实现在山地、泥地、沼泽等复杂揉面路面上作业及运输物资的目的，本文对可应用于柔软地面的仿牛步态机器人的腿蹄部分进行设计，以达到该型机器人能在柔软地面持续稳定行走的能力，并进行虚拟样机的仿真分析。首先，在分别对国内外各种重载机器人和四足机器人总结分析的基础上，指出传统典型四足机器人的腿部结构的局

4、限性，由此提出新型仿生腿部系统利于四足机器人在柔软地面的行走。针对四足机器人的小跑运动、行走步态对模型进行简化，并根据牛腿特点，得出腿部设计的数学模型。在此基础上，对于四足机器人仿生牛腿和牛蹄进行了设计，并与传统的牛蹄进行了对比。根据对牛在水田里行走的特点，本文对于牛的身体结构和运动形态进行了研究，并对于腿部结构和关节进行的分析。根据已有对于牛的腿部运动学的研究，分析牛运动过程中形成的简化数学模型，为设计能在柔软地面行走的四组机器人提供相应的参考。并通过对仿生机器腿低模块化分析和仿真，得到用较低复杂性的组件设计仿生机械腿的基础，为我们简化设计仿牛机械腿提供了思路和理论支撑。并根据牛的

5、偶蹄特性，分析了牛蹄在柔软地面环境下对于持续稳定行走起到的作用，建立了仿生机器人脚掌与地面受力作用的模型，并分析受力作用过程中，法向应力、切向应力及扭矩的变化情况。最后，利用ADAMS软件和ABAQUS软件建立了仿牛步态机器人在柔性地面的步态运动虚拟仿真模型，通过对于机械腿在空中步态的仿真，以及两种不同脚掌在柔性地面的仿真。得出仿牛蹄脚掌可促使机器人在柔软地面持续稳定前行。关键词：仿牛四足机器人柔性地面仿真西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractQuadrupedrobotisakindoftypicalrobot.Comparedwiththewheeledandtr

6、ackedrobot,hasbetterflexibilityandabilitytoadapttothecomplextopography,theresearchhasimportantscientificsignificanceandpracticalapplicationvalue.Inordertoachieveinthemountain,mud,swampandothercomplexdoughontheroadandtransportationofmaterials,thispapertobeusedinsoftgroundimitatecattlegaitdesignf

7、orthelegfootpartoftherobot,inordertoachievetherobotcaninsoftgroundsustainedandstablewalkingability,andvirtualprototypesimulationanalysis.Firstly,basedontheanalysisandsummaryofhoppingrobotandquadrupedrobotathomeandabroad,wepointedo