仿蛙跳躍機(jī)器人的機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、仿生跳躍機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活性高、地形適應(yīng)能力強(qiáng),在軍事偵察、星際探索、搶險(xiǎn)救災(zāi)、考古探測等領(lǐng)域有著及其廣泛的應(yīng)用前景,是機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文以仿蛙跳躍機(jī)器人的剛性模型為研究對(duì)象,從機(jī)器人慣量的各向同性、速度傳遞性能、加速性能的角度,對(duì)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究。
　　 基于對(duì)青蛙本體結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的分析,抽象出仿蛙跳躍機(jī)器人的機(jī)構(gòu)模型,給出了機(jī)器人在起跳過程和騰空階段的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)及機(jī)器人質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式。采用速度方向可操作度衡

2、量其在任務(wù)方向的速度傳遞性能,分析了機(jī)構(gòu)參數(shù)對(duì)可操作性橢球和速度方向可操作度的影響。以速度方向可操作度為目標(biāo)函數(shù),對(duì)機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,提高了機(jī)器人的速度傳遞性能。
　　 通過廣義慣性與非線性力之間的關(guān)系,分析了機(jī)構(gòu)參數(shù)對(duì)廣義慣性橢球和廣義轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響,以提高運(yùn)動(dòng)中機(jī)器人慣量的各向同性為目標(biāo),對(duì)機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,降低了運(yùn)動(dòng)中的非線性影響,提高了機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)性能。
　　 在動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上給出了仿蛙跳躍機(jī)器人的動(dòng)態(tài)方向可

3、操作度,分析了機(jī)構(gòu)參數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)可操作性橢球和動(dòng)態(tài)方向可操作度的影響,以動(dòng)態(tài)方向可操作度為目標(biāo)函數(shù),以及將動(dòng)態(tài)方向可操作度和速度方向可操作度綜合作為目標(biāo)函數(shù),分別對(duì)機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,提高了速度傳遞性能和加速性能。
　　 采用綜合性能指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù),并同時(shí)考慮機(jī)器人慣量的各向同性、速度傳遞性能以及加速性能的提高,對(duì)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,較好的解決了因加速性能提高所導(dǎo)致的關(guān)節(jié)力矩幅值過大的問題。
　　 本文有關(guān)仿蛙跳躍機(jī)器