仿蛙彈跳機器人運動學仿真及落地碰撞過程分析.pdf

1、近20年以來，仿生機器人研究是一個十分活躍的領域。具有生物體特征和機械結(jié)構(gòu)優(yōu)點的仿生四足機器人因移動范圍廣、穩(wěn)定性好、承載能力強等優(yōu)良的移動性能以能夠在條件惡劣、環(huán)境復雜等未知環(huán)境及非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下代替人們完成工作任務，因此仿生四足彈跳機器人成為仿生機器人領域的研究熱點。
　　本文以具有爆發(fā)性強、彈跳性能高和靈活性好等優(yōu)點的青蛙為仿生對象，在分析仿生彈跳機構(gòu)工作原理及發(fā)展現(xiàn)狀和青蛙彈跳運動機理的基礎上建立仿青蛙彈跳機器人的虛擬樣機模

2、型并進行仿真分析，為機器人后續(xù)研究提供理論基礎，其主要內(nèi)容概括如下:
　　在綜合分析青蛙彈跳機理的基礎上，建立線性和非線性機器人后肢彈跳腿模型并進行研究分析;然后建立機器人的結(jié)構(gòu)示意圖并進行自由度分析，運用D-H理論分析了機器人準備起跳階段運動學特性。
　　利用Pro/E和ADAMS建立機器人虛擬樣機模型并進行運動學仿真，得到了ADAMS仿真環(huán)境下機器人的彈跳位姿、軀干質(zhì)心的運動曲線、驅(qū)動關節(jié)角曲線和機器人四肢與地面接觸力的

3、變化曲線，并與青蛙彈跳位姿及彈跳過程四肢接觸力的變化進行對比分析，驗證虛擬樣機模型的合理性。
　　基于Hertz彈性碰撞理論建立機器人落地過程時法向接觸力模型，并通過ADAMS進行仿真，得到了機器人落地時前肢與地面碰撞過程時法向碰撞力的變化規(guī)律;進而分析了前肢小腿材料、前肢與地面的接觸力參數(shù)等因素對機器人彈跳性能、碰撞過程特性的影響。
　　針對前肢小腿剛性模型落地瞬間碰撞力較大的情況，建立前肢彈簧腿模型并研究其參數(shù)對機器人彈