基于刚柔耦合的四足机器人动力性能研究.pdf

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1、机器人技术现代制造工程(ModernManufacturingEngineering)2017年第6期基于刚柔耦合的四足机器人动力性能研究+高彤1，袁立鹏2”，宫赤坤1，勾文浩1(1上海理工大学机械工程学院，上海200093；2常州恐龙园股份有限公司，常州213022；3哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨150001)摘要：利用刚柔耦合动力学仿真分析方法对四足机器人进行研究。建立柔性体模型，利用ANSYS与ADAMS软件建立四足机器人刚柔耦合动力学模型，分析弹性变形仿真与纯刚体仿真两种情况下对机器人行走步态产生的影响；同时重点分析机

2、器人行走过程中的应力应变。结果表明刚柔耦合建模与实际情况更加相近，更加真实地反映出了机器人的工作性能，为四足机器人进一步的步态规划、结构设计与优化提供了重要依据。关键词：四足机器人；刚柔耦合；ANSYS—ADAMS；弹性变形中图分类号：TP242文献标志码：A文章编号：1671—3133(2017)06—0052—04DoI：10．16731／i．cnki．1671—3133．2017．06．009Studyondynamicperformanceofquadrupedrobotbasedonrigidflexiblecouplin

3、gGaoTon91，YuanLipen92⋯，GongChikunl，GouWenha01(1SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China：2ChangzhouDinosaurParkCo．Ltd．，Changzhou213022，Jiangsu，China；3CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，HarbinInstituteofTechn

4、ology，Harbin150001，China)Abstract：Studiedadynamicssimulationanalysismethodforarigid—flexiblecouplingsystemofquadrupedrobot．Establishedtheflexiblebodymodel，quadrupedrobotrigid—flexiblecouplingdynamicmodelisestablishedbyANSYSandADAMSandanalyzedtheeffectofelasticdeformati

5、onsimulationandrigidbodysimulationontherobotwalkinggait．Inaddition，analyzetherobotwalk—ingintheprocessofstressandstrain．Resultsshowthattherigid—flexiblecouplingmodelandtheactualsituationmoresimilar，morerealisticreflectionoftheworkingperformanceoftherobot，whichprovidesa

6、nimportantbasisforfurthergaitplanning，struc—turedesignandoptimizeofthequadrupedrobot．Keywords：quadrupedrobot；rigidflexiblecoupling；ANSYS—ADAMS；elasticdeformation0引言足类动物在运动过程中有着非常高的机动性和应对不同外界环境的能力，而这一直是机器人研究追求的目标。随着科学技术水平的提高，足类机器人不但在娱乐、教学等领域发挥了重要作用，而且越来越多地在灾难现场、野外作业和矿井等

7、危险环境或者人不能到达的场所进行作业。1o。四足机器人承载能力强、稳定性好和综合性能佳，具有广阔的应用前景。基于ADAMS软件的动力学仿真中，一般认为被分析的机构是刚体，即认为机构不产生弹性变形，将s国家科技支撑计划项目(2013BAH57F00)52机构当成刚体来处理，在大多数情况下可以满足要求。然而在本文中，机构几乎时刻作变速运动，在外力和惯性力的作用下，一些构件会产生较大的弹性变形，不仅影响系统的运动精度和定位精度，而且会因为过大的应力导致柔性杆件疲劳、损伤，因而不能忽略其形变。2o。为了更加精确地研究机构动态性能、了解四足机

8、器人柔性构件和刚性构件之间的耦合机理及其动力学性能，必须将被分析的对象转化成柔性体来分析，并对其弹性动力学模型进行深入研究。多柔体动力学一般以多刚体动力学的研究为基础，可以看成是多刚体动力学的自然延伸。刚柔耦合高彤，等：基于刚柔耦合的