青蛙跳躍仿生運動學及動力學研究.pdf

1、隨著時代發(fā)展，人類對于未知環(huán)境的探索的要求越來越高，對于機器人能在這些極端環(huán)境下工作的能力的要求也越來越高，首當其沖的就是機器人在復雜環(huán)境下移動能力的要求。當機器人在探索過程中遭遇高障礙物時，跳躍機器人相比于其他機器人存在巨大的優(yōu)勢。本文將仿生學與機器人學相結合，建立了采用柔性腳設計方案的仿生青蛙跳躍機器人模型，并對其進行了運動學和動力學的理論分析以及仿真模擬。
　　本文在分析國內外關于青蛙原型和跳躍資料的基礎上，運用仿生機構這一

2、概念，通過對青蛙原型的研究，將青蛙腳部柔性這一特征應用于跳躍機器人上。建立了采用柔性曲梁模擬青蛙的柔性腳的仿生青蛙柔性跳躍機器人模型，以希望達到模仿青蛙跳躍特性，提高跳躍機器人的彈跳能力，降低關節(jié)扭矩，從而減少能量消耗的目的。
　　分析了仿生青蛙跳躍機器人六連桿機構的整個跳躍運動過程。把機器人跳躍過程分為地面階段、騰空階段和著陸階段。并分別針對三階段建立了分析模型，進行正運動學以及逆運動學分析，得到機器人的質心的正解矩陣和逆解解析

3、式；通過對機器人的速度雅可比矩陣的求解，能得到機器人各構件質心速度，為后續(xù)的動力學求解做鋪墊。結合實例，采用Maple進行數(shù)值計算，驗證了機器人正逆運動學理論分析的正確性。
　　分析了考慮柔性腳的仿生青蛙跳躍機器人跳躍全過程的動力學模型。利用柔性曲梁模擬機器人的柔性腳，運用第二類拉格朗日方程對機器人進行三階段的動力學分析，從而得到在已知機器人關節(jié)轉角變化的情況下機器人各關節(jié)扭矩的大小。
　　使用ADAMS建立仿生青蛙跳躍機器