仿蛙彈跳機(jī)器人的軌跡規(guī)劃及落地穩(wěn)定性分析.pdf

1、在平坦的地面，移動機(jī)器人工作表現(xiàn)良好，但跨越障礙的能力較差，因此受地形方面的限制較大。而彈跳機(jī)器人具有很好的跨越能力，能夠越過等同自己身體幾倍到幾十倍的物體，而且彈跳反應(yīng)用時少，彈跳能力強(qiáng)，大大提升了機(jī)器人的應(yīng)變能力，使其應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境的能力大大增強(qiáng)，而且其在太空探索中優(yōu)勢明顯，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文基于國內(nèi)外仿生彈跳機(jī)器人的研究現(xiàn)狀，通過理論分析和虛擬樣機(jī)驗證，對仿蛙彈跳機(jī)器人進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)、軌跡規(guī)劃以

2、及落地穩(wěn)定性分析，主要成果如下:
　　1)根據(jù)青蛙四肢各個關(guān)節(jié)的尺寸比重及活動區(qū)域，構(gòu)建出仿蛙彈跳機(jī)器人結(jié)構(gòu)模型，以液壓缸為驅(qū)動原件，可以根據(jù)情況通過調(diào)節(jié)液壓缸來調(diào)節(jié)彈跳高度以適應(yīng)不同的地形條件。
　　2)根根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)模型研究機(jī)器人的每個關(guān)節(jié)角度與機(jī)器人位姿的關(guān)系，運(yùn)用D-H理論進(jìn)行正運(yùn)動學(xué)和逆運(yùn)動學(xué)分析。采用第二類Lagrange法對仿蛙彈跳機(jī)器人進(jìn)行動力學(xué)分析，建立三個階段的動力學(xué)方程。分析主被動關(guān)節(jié)間動力學(xué)耦合

3、效應(yīng)，通過動力學(xué)分析可以在已知機(jī)器人運(yùn)動規(guī)律的情況下，求解出液壓缸的輸出力，為后續(xù)仿蛙彈跳機(jī)器人的控制系統(tǒng)研究打下了良好的基礎(chǔ)。
　　3)選用蟻群優(yōu)化算法對仿蛙彈跳機(jī)器人進(jìn)行軌跡的規(guī)劃，在Pro/E環(huán)境下建立仿蛙彈跳機(jī)器人的三維模型，然后導(dǎo)入ADAMS軟件并利用軌跡規(guī)劃得到的關(guān)節(jié)路徑曲線對其進(jìn)行運(yùn)動仿真;再把仿真實驗過程中獲得的每個關(guān)節(jié)處的力矩數(shù)據(jù)與MATLAB仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析，從運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)角度來驗證軌跡規(guī)劃的正確性。