足球機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及特性研究.pdf

1、本文通過對四輪驅(qū)動足球機(jī)器人機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及動力學(xué)仿真分析，得出影響足球機(jī)器人機(jī)構(gòu)動態(tài)特性的各種因素，著重對機(jī)器人系統(tǒng)的慣性進(jìn)行了分析，從理論上導(dǎo)出了減小機(jī)器人慣性的一般方法，從而進(jìn)一步提高機(jī)器人啟動、停車的靈活性和機(jī)器人響應(yīng)速度。 首先，本文建立了足球機(jī)器人四輪全向驅(qū)動機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)模型。通過對機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析，以及對其控制模型進(jìn)行合理簡化，提出了足球機(jī)器人的運(yùn)動控制方法，可以同時對機(jī)器人位置和速度控制，并且

2、控制時間最優(yōu)。另外，對四輪全向機(jī)器人特有的驅(qū)動輪機(jī)構(gòu)和驅(qū)動輪布置方式進(jìn)行設(shè)計(jì)及受力分析，研究表明驅(qū)動輪質(zhì)量、車體質(zhì)量、驅(qū)動輪半徑、減速比等要在適當(dāng)范圍取值，不僅方便小車啟、停迅速，而且有效防止打滑現(xiàn)象。 其次，通過理論分析計(jì)算得出帶球機(jī)構(gòu)帶球棍的最低轉(zhuǎn)速、帶球棍與小球摩擦系數(shù)的選擇范圍以及理論最佳觸球點(diǎn)的位置和角度，使帶球機(jī)構(gòu)能夠平穩(wěn)的帶球運(yùn)行，丟球次數(shù)明顯減少，并在足球機(jī)器人比賽實(shí)踐中取得很好的表現(xiàn)。 再次，本文對足球

3、機(jī)器人擊球、挑球機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，優(yōu)選了一種電磁擊球、挑球機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。重點(diǎn)對電磁鐵進(jìn)行了定量設(shè)計(jì)計(jì)算，由計(jì)算分析和試驗(yàn)可知，輔助銜鐵具有不可取代的作用。在磁鐵間隙不為零之前是啟動和加快擊球、挑球速度強(qiáng)有力的補(bǔ)充。當(dāng)磁鐵間隙為零以后可以減緩移動銜鐵的速度，以防撞壞部件和機(jī)器人振動。通過動力學(xué)分析得到了電磁擊球、挑球機(jī)構(gòu)的最佳擊球、挑球點(diǎn)位置，使機(jī)器人擊球、挑球能力有了很大提高。 最后，本文基于ADAMS虛擬樣機(jī)技術(shù)對足球機(jī)