基于ADAMS与MATLAB的四足机器人的trot步态联合仿真.pdf

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1、2015年2月机床与液压Feb．2015第43卷第3期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．43No．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．03．015基于ADAMS与MATLAB的四足机器人的trot步态联合仿真王建明，赵彦，朱彦防，马宗利(山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室，山东济南250061)摘要：为节约设计成本，提高设计效率，对四足机器人进行仿真。采用Pr0／E建立四足机器人三维模型，将模型导入至虚拟样机软件ADAMS中．建立四足机器人机械模型，并利用Matlab／Si

2、mulink工具箱建立控制系统。利用二者之间的接口实现联合仿真，验证了设计方案的可行性。关键词：四足机器人；trot步态；联合仿真中图分类号：TP242文献标志码：A文章编号：1001—3881(2015)3-057—3CoordinatedSimulationofTrotGaitforQuadrupedRobotBasedonADAMSandMATLABWANGJianming，ZHAOYan，ZHUYanfang，MAZongli(KeyLaboratoryofHigh—eficiencyandCleanMechanicalM

3、anufactureofMinistryofEducation，ShandongUniversity，JinanShandong250061，China)Abstract：Inordertoreducethecostandtoimprovethedesigneficiency，thesimulationofthequadrupedrobotwasmade．Pro／Ewasusedtobuildthethreedimensional(3一D)modeloftherobot，thenitwasputintotheADAMSsoftwa

4、reofvirtualprototypetobuildthemechanicalsystemmodel，andMatlab／Simulinktoolboxwasusedtobuildthecontrolsystem．Theinterfacebetweenthemisusedtodothecoordinatedsimulationandtoverifythefeasibilityofthedesign．Keywords：Quadrupedrobot；Trotgait；Coordinatedsimulation0前言2建立动力学模型，

5、随着科技发展。在许多复杂环境，例如：在崎岖文中采用内膝肘式四足机器人，这是由于内膝肘的山路上、地震火灾现场，四足机器人可以发挥出相式四足机器人运行较稳定。采用简化模型，即每条腿当重要的作用。在四足机器人机构设计中，设计一制有两个自由度，膝关节和髋关节处各有一个俯仰自由造一试验，往往经过多次反复，才能确定最终设计的度。首先在Pr0／E中建立四足机器人三维模型，另存产品。为避免实物制造成本较高，周期过长，借助为Parasolid格式导入至ADAMS中。在转换过程中四ADAMS和Matlab／Simulink联合仿真，验证步态规足机器人

6、模型会失去质量、质心等参数，需要在AD-划、结构设计合理性，为后来实物设计提供依据，从AMS中重新定义。而提高效率．减少设计成本。模型(见图1)建好之后，对四足机器人添加约1四足机器人仿真流程束和驱动。每条腿拥有两个自由度分别为髋关节和膝采用ADAMS和Matlab联合仿真模式『l]。首先关节处各有一个俯仰自由度，腿部关节约束为旋转约在Pro／E中建立四足机器人三维模型，将模型导入至束。在约束上添加共8个驱动，这些驱动通过函数变ADAMS中．建立机械系统模型．之后在Matlab／Sim．量与Matlab相连接，对机器人进行控制。足

7、端与地ulink中建立控制系统。由ADAMS提供四足机器人虚面接触部位设置接触力，接触力类型为刚体对刚体拟样机的三维模型、运动学模型和动力学模型，由(Solidtosolid)，并设置存在摩擦力，调节接触力参Simalink提供步态控制，二者之间互相交换数据．实数可以得到不同环境模拟。现联合仿真。收稿日期：2013—12—12作者简介：王建明(1963一)，博士，教授，从事有限元和四足机器人研究。E—mail：zlm03@126．com。第3期王建明等：基于ADAMS与MATLAB的四足机器人的trot步态联合仿真·59·据曲线如

8、图5、6所示。言2邑1囊1l棵蓉mk图8髋关节幅值6．5。时四足机器人质心运动曲线时间，s0。舍蠢-0索一。R稃群图9髋关节幅值7．5。时四足机器人质心运动曲线比较各图中四足机器人质心在Y轴和z轴最大偏时同，0图6左前腿髋关节驱动力矩移．分别为髋关