一种新型的多足仿生机器人的机构设计与研究

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1、第8期机械设计与制造2010年8月MachineryDesign&Manufacture103文章编号：1001～3997(2010)08—0103—02一种新型的多足仿生机器人的机构设计与研究冰臧红彬(西南科技大学制造科学与工程学院，绵阳621010)AnewdesignofbionicmultileggedrobotmechanicaIZANGHong——bin(SchoolofInformationEngineering，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang621010，C

2、hina)l【摘要1提出一种新型的多足仿生机器人的运动机构，该机构具有运动灵活，自由度少的特点。利{用D—H矩阵对该机构基本运动单元的运动学进行了理论分析，给出了运动学方程。基于虚拟样机技术对l该运动学方程进行了仿真验证，结果表明运动学方程是正确的。建立了这种新型的多足仿生机器人的虚l：拟样机，并对其进行了虚拟样机的仿真研究。制作出了简易的一对足的实物试验机构。：关键词：新型多足仿生机器人；机构设计；运动学研究；虚拟样机技术51【Abstract】ANewmechanismofBionicMultileggedRobotisproposed，

3、whichdfromtheprevi一!{OUSrobotmechanisminthatthemechanismismoveableandhasfewdegreeoffreedom．onhomoge-；neoustransformation，kinematicsanalysisofeachbasicfunctionalcomponentofthemechanismWascom一6pleted，andkinematicalequationWassetup．Basedonvirtualtyping，virtualprototypeofthemec

4、hanismof；；bionicmultileggedrobotWasestablished，andresearchWasdoneuponvirtualprototypesimulation．e：6simulationresultscoincidedwellwithkinematicalequation．Asimplepairofphysicalmodelofthemecha—i1；nismWasbuilt．；^：Keywords：Bionicmultileggedrobot；Mechanicaldesign；Kinematicalresea

5、rch；Virtualtyping：中图分类号：TH13文献标识码：A该机构的自由度为：F=3n一2p厂P，，=3x7—2x10—0=1(1)J日U舌利用机构运动学分析中的常用数学工具D—H齐次坐标变换多足仿生机器人近几年一直是国内外研究的一个热点，各困矩阵，沿着路线o_～一>口一>c一>，)(图l中粗线条表示的路的学者都设计出各种各样的多足仿生运动机器人。这些仿生径)，得到D点的运动方程为：机器人有二足、四足、六足、八足等构型，他们都具有一个共同的／10OA＼／COSOl—sin010＼／10AB＼／cos02一sin020＼特点，自由度较

6、多，需要的驱动电机也比较多，因此控制比较复l010sin0lcos0】00101．1sin02COS020I杂、功耗比较大。本文提出的多足仿生机器人在基本运动单元的、001、001／＼001／＼001基础上可以组合出二足、四足、六足、八足等多足机器人，这些机／10BC＼／cos03一sin030＼／CD＼器人关节较多，运动灵活，而其中的基本运动单元只有一个自由·f0101．1sin03cos0301．10I(2)＼001＼001／＼1／度，也就是只通过一个驱动电机就可以实现运动的控制，大大降其中，’低了控制的难度与研发的成本。01=180一a

7、rcc。s—OF2+OA~-2"OF"OA~cosFOA+EA2一EFl—⋯————2基本运动单元的运动学解析+arceos(OFsinAFOA)一／_EAB02=-360+。z_2：：：±2_12EA·、／0OA乙2·OF·OA·COS／42Ob％OA_2‘OF"OA~cos／_FOA+EA2-EF2——．一——一——+EAB2EA·、／0+O4一2·0F·OA·COSFDA臼3=一[180一(／_BCG+ZGCD)]=一[180一(GAB+ZGCD)]Ob％OA2-2"OF"OA~cos／_一——FOA+GA1_2-GA·oFOA—2-O

8、FOA·COS／FOADF04j一2·DF·OA·c()sD／l+E，42_E2EA·、／D+OA一2·0F·OA·COSA—EAB图1基本运动单元机构组成简图此运