基于ADAMS的四足机器人trot步态仿真.pdf

《基于ADAMS的四足机器人trot步态仿真.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年7月25日第32卷第4期通毪屯潦技术TelecomPowerTechnologyJuly25，2015，VoL32No．4文章编号：1009—3664(2015)04—0057—03基于ADAMS的四足机器人trot步态仿真纪鹏飞，陈劲杰，宁方宽，史纬朋(上海理工大学机械工程学院，上海200093)摘要：利用三维建模软件Catia设计建立了每条腿有两个自由度的四足机器人简化模型，将此模型导入虚拟样机分析软件ADAMS中生成虚拟样机模型。运用合理的驱动函数对四足机器人的关节进行驱动，使其符合trot步态的特征。验证了此结构设计方案的可行性，为详细的结构设计和控制提供了参考。

2、关键词：四足机器人；结构设计；trot步态；ADAMS仿真中图分类号：TP242文献标识码：ASimulationofTrotGaitforQuadrupedRobotBasedonADAMSJIPeng-fei，CHENJin-jie，NINGFang-kuan，SHIWei-peng(SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)Abstract：Asimplifiedmodelofaquadrupedrobotwithtwodegre

3、esoffreedomperlegisestablishedusingCatia，whichisthenimportedintothesimulationsoftwareADAMStogetavirtualprototype．Reasonabledrivingfunctionthata—daptstOthetrotgaitcharacteristicsisappliedtOthevirtualprototypetodrivethejointsofthequadrupedroboLEffective—nessofthisstructuredesignisverified，whichi

4、sconvenientfordesignandcontrolofdetailedstructure．Keywords：quadrupedrobot；structuredesign；trotgait；simulationwithADAMS近年来，四足机器人的研究逐渐成为热点，通过仿真软件ADAMS进行仿真，可以验证设计过程中没有发现的问题，也避免了传统的产品设计与制造中设计一实验一设计反复进行的弊端。改变了产品设计与制造的流程，提高了工作效率，缩短了设计周期，降低了生产成本。1虚拟样机仿真模型的建立1．1Catia建模在设计四足机器人的结构时，为了方便建模，降低仿真难度，使其结构尽量

5、简单又能反映四足机器人的运动特征，需要对四足机器人的结构进行适当的简化。本文设计的四足机器人共9个组件，包括躯体、四条大腿和四条小腿。每条腿的结构都相同，由大腿、小腿、髋关节和膝关节组成。每条腿设置髋关节、膝关节各一个。四足机器人采用有8个自由度的设置。关节配置形式是内膝肘式，即前面两腿为肘式关节，后面两腿为膝式关节，且大腿与小腿构成的膝关节夹角为60。。髋关节初始角度为60。，并且保证膝关节足端位置位于髋关节正下方，以增加机器人的稳定性。四足机器人结构的基本参数如表1所示。根据以上原则和要求设计的四足机器人机械结构如图1所示。收稿日期：2015-03—24作者简介：纪鹏飞(198

6、8一)，男，硕士研究生，主要研究方向：四足机器人。表1四足机器人基本参数图1四足机器人简化模型1．2Catia模型导入ADAMS在Catia三维实体造型软件里完成零件的装配之后，保存为stp格式，再在三维建模软件Pro／E中打开，以x_t格式进行保存，然后再将其导人到ADAMS中，为下一步建立虚拟样机做好准备。1．3ADAMS中建立虚拟样机模型根据模型的实际情况，对模型的材料进行设定，创建相应的约束，添加对应的驱动和施加适当的力(包括接触力和摩擦力)。经过以上步骤，建立了四足机器人的虚拟样机模型，如图2所示。2015年7月25日第32卷第4期通往屯潦技术TelecomPowerTe

7、chnologyJuly25，2015，V01．32No．4图2四足机器人虚拟样机模型2内膝肘式四足机器人仿真对角步态又称为trot步态，其特点是四足机器人的4条腿，处于对角线的两条腿具有相同的相位，可实现同步摆动或支撑。两对腿之间的前后相位差为1／2个周期，占空系数为0．5。2．1驱动函数的确定本文的四足机器人为内膝肘式，这种结构行走较稳定。而驱动函数就是以数学函数的形式将驱动施加到每条腿关节的旋转副上，控制关节的旋转幅度。采用符合四足哺乳动物肢体运动关系的正弦函数