仿生巖羊四足機器人機構(gòu)設計研究.pdf

1、隨著四足機器人的發(fā)展，由于研究目的的不同，四足機器人的結(jié)構(gòu)設計及驅(qū)動執(zhí)行器選擇呈現(xiàn)多樣化。但現(xiàn)階段四足機器人領(lǐng)域的研究方向正逐漸朝著輕量化、模塊化、智能化和高自適應性方向發(fā)展。具備以上特點的四足機器人更容易被應用于各種領(lǐng)域，比如家政，救援，勘探等等，國內(nèi)外也涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的四足機器人。
　　本課題針對需求，以在陡峭山地地形中具有良好環(huán)境交互運動特性（卓越的攀附及平衡運動能力）的典型動物-巖羊為仿生原型，通過解析其身體和腿部等部位的

2、特殊生理結(jié)構(gòu)、材料及機構(gòu)特征，將生物體形貌、局部結(jié)構(gòu)特征和整體運動模式等因素有機地結(jié)合起來，開發(fā)具有顛覆性技術(shù)特征的仿生機器人系統(tǒng)。針對巖羊的陡峭山地行走和平衡運動能力開展系統(tǒng)的理論建模，研究其超強的攀附與平衡行走能力的生理結(jié)構(gòu)原理和運動機理，分析其運動行為控制方式，從而優(yōu)化設計仿生運動機構(gòu)的行走、驅(qū)動及控制系統(tǒng)，研制出適用于崎嶇陡峭山地行走的高可控性、強運動能力的仿生運動機構(gòu)，使得仿生山地機器人可以更靈活和自主的適應于我國邊境的復雜山

3、地環(huán)境。這將對日后的邊防工作或者野外偵察提供了一個良好的平臺，避免了人力的損耗和工作效率的提高。此外，通過研究、仿造巖羊的運動機理及身體構(gòu)造，優(yōu)化仿生機構(gòu)的設計和制造，這對日后的研究工作同樣具有重大意義。本文的具體工作如下:
　　(1)調(diào)研巖羊的生理特征和前人的四足機器人設計經(jīng)驗，總結(jié)出能高度適應復雜地形的結(jié)構(gòu)和運動特點，對設計提供必要的結(jié)構(gòu)參數(shù)和設計基礎(chǔ)。
　　(2)仿生巖羊機器人整機機構(gòu)的設計，包括機器人軀干設計、髖部減

4、震器機構(gòu)設計、三關(guān)節(jié)開鏈式腿部結(jié)構(gòu)設計、執(zhí)行電機的設計，整機的設計思路為輕量化、模塊化，易于加工和裝配。
　　(3)基于設計的機器人腿部結(jié)構(gòu)進行D-H運動學建模，對模型進行正運動學和逆運動學的求解。構(gòu)建關(guān)節(jié)變量與末端節(jié)點之間的關(guān)系，為后續(xù)的運動控制提供基礎(chǔ)。
　　(4)在Adams仿真環(huán)境中對整機機構(gòu)進行動力學仿真，并實現(xiàn)整機的行進步態(tài)，驗證了設計機構(gòu)的運動可行性，同時得到了運動周期內(nèi)各個關(guān)節(jié)的關(guān)鍵參數(shù)，最后根據(jù)仿真的結(jié)果對