基于ADAMS的液压驱动四足机器人步态规划与仿真

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1、机械设计与制造第7期100MachineryDesign&Manufacture2012年7月文章编号：1001—3997(2012)07—0100—03．T●t●tt基于ADAMS的液压驱动四足机器人步态规划与仿真木庄明俞志伟龚达平许明理戴振东(’南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所，南京210016)(南京航空航天大学机电工程学院，南京210016)(。南京机电液压工程研究中心，南京210002)GaitPlanningandSimulationofQuadrupedRobotWithHydraulicDriveBasedonADAMSZHUANGMing‘，YUZhi—wei，G

2、ONGDa—ping，XUMing—li，DAIZhen—dong(’InstituteofBio—inspiredStructureandSurfaceEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics．Nar~iing210016，China)(NanjingEngineeringInstituteofA

3、ircraftSystems，Naniing210002，China)【摘要】为实现机器人的高负载、不平地面的高适应性运动要求，设计了一种液压驱动的四足机器人。分析了四足机器人的机械结构，机器人腿结构具有运动关节少、运动空间范围大特点，利用ADAMS规划设计了四足运动步态，并在ADAMS中进行动力学仿真。仿真分析了对角步态下机器人质心位移、液压缸驱动力以及与地面的接触力等参数，获得了液压缸工作流量、功率参数。仿真结果验证了机器人结构设计、步态规划的可行性，为液压缸、发动机选型提供了参考依据。关键词：四足机器人；液压驱动；步态规划；ADAMS【Abstract】Torealizetherob

4、ot~highloadandhighadaptabilityofwalkingontheunevenground，ahydraulicdrivenquadrupedrobotisdesigned，whohasthestructureoflesslegjointsandmoremotionspaces．Onthebaseofanalysisofthemechanicalstructure，akindofdiagonalgaitisdesignedandthedy—namicwalkingbehaviorofthequadrupedrobotonthegroundissimul~edusing

5、ADAMS．ThedisplacementQ厂robot’Scenterofmass，thehydrauliccylinderdrivingforcewellthecontactforcebetweenthefeetandground，andotherparametersareanalyzed．ThUSthehydrauliccylinder’Sworkflow，powerparame—tersaveobtained．Thesimul~ionresultverifesthefeasibilityofthegaitplanningandstructuredesign，whichprovide

6、sreferencesfortheselectionofhydrauliccylinderandeng／ne．KeyWords：QuadrupedRobot；HydraulicDrived；GaitPlanning；ADAMS中图分类号：TH16，TP242文献标识码：A1引言2机器人机构设计四足机器人可以通过选择合适的落地点，既能以静态步行液压驱动四足机器人三维模型，如图1所示。该机器人四条腿方式实现非结构环境下的行走，又能以动态步行方式实现高速行为相同结构(长95cm，宽64cm，高80em)~L器人本体重约40kg，采走，体现了四足机器人对地面的良好适应性。基于这一特点，四足用对称布

7、置方式，腿为开链式关节型结构，每条腿有4个自由度(髋机器人在野外作业、军事应用、科教娱乐等方面有很好的应用前关节有两个主动自由度，膝关节有一个主动自由度，小腿有一个被景，近年来成为机器人领域研究热点之一。国内上海某大学研制动弹性关节)，负责机器人腿侧摆的1号液压缸直接和机器人本的四足机器人JTUwM以及华中科技大学研制的多足机器人具体相连，完成腿在xz平面中的旋转运动。在四足机器人受到侧有不同的结构，在机构设计和步行控制