助老助殘四足并聯(lián)腿步行機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、論文將并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為四足步行機(jī)器人的腿機(jī)構(gòu)，結(jié)合模塊化、可重構(gòu)思想，提出一種助老助殘四足/兩足可重構(gòu)并聯(lián)腿步行機(jī)器人，旨為老人和下肢殘障者提供一種更加便利的乘用步行機(jī)器人。研究成果一方面將拓展并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)用的新領(lǐng)域，具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值；另一方面將提高老年人和下肢殘障者的生活質(zhì)量，具有重要的社會(huì)意義。
　　首先，基于模塊化、可重構(gòu)思想，完成了四足/兩足可重構(gòu)并聯(lián)腿步行機(jī)器人、并聯(lián)腿及可重構(gòu)裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　其次，以四足并聯(lián)腿步

2、行機(jī)器人為研究對(duì)象，分析了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特征；將機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題轉(zhuǎn)化為單個(gè)并聯(lián)腿的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題，完成了四足并聯(lián)腿步行機(jī)器人的位置分析；從機(jī)構(gòu)學(xué)角度，將機(jī)器人等效為分支數(shù)不同的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，利用并聯(lián)機(jī)構(gòu)理論和影響系數(shù)理論，完成機(jī)器人的速度、加速度分析，用MATLAB軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)值算例分析。
　　再次，進(jìn)行了單個(gè)擺動(dòng)腿的動(dòng)力學(xué)建模分析，并用MATLAB軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)數(shù)值算例分析；建立了四足并聯(lián)腿步行機(jī)器人超確定輸入下的協(xié)調(diào)方程；

3、按加權(quán)最小二乘法進(jìn)行了機(jī)器人動(dòng)載最優(yōu)協(xié)調(diào)分配。
　　隨后，采用復(fù)合擺線軌跡規(guī)劃方法，規(guī)劃了有效的機(jī)器人單腿足底運(yùn)動(dòng)軌跡；在不同運(yùn)動(dòng)方式（動(dòng)態(tài)步行、靜態(tài)步行、四足站立）下，分析了多種冗余輸入組合及其優(yōu)劣性。
　　最后，對(duì)單個(gè)擺動(dòng)腿和四足步行機(jī)器人分別進(jìn)行了ADAMS仿真。仿真結(jié)果一方面證明運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)模型的正確性和有效性，另一方面按照預(yù)先規(guī)劃好的足底軌跡，可以得到驅(qū)動(dòng)器位移、速度、加速度及驅(qū)動(dòng)力曲線，為機(jī)器人樣機(jī)的研制奠定基