重載機(jī)器人高適應(yīng)性足部的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展對(duì)人類更好的適應(yīng)大自然具有重要意義，機(jī)器人的廣泛應(yīng)用也對(duì)機(jī)器人的技術(shù)要求越來越高。移動(dòng)機(jī)器人中的足式機(jī)器人具有很多優(yōu)勢(shì)，其落足點(diǎn)是離散的，在各種路況上總可以找到穩(wěn)定的支撐點(diǎn)，對(duì)工作路況要求低，但是對(duì)足式機(jī)器人的足部要求高，特別是大型重載足式機(jī)器人。現(xiàn)階段對(duì)在不同惡劣路況下行走的大型重載足式機(jī)器人足部的研究還很少。國內(nèi)需要研制一種六足重載機(jī)器人，可以應(yīng)用在山地、砂石、冰雪路面等惡劣復(fù)雜環(huán)境下。本文設(shè)計(jì)了一種重載機(jī)器人高適應(yīng)

2、性足部，可以適應(yīng)崎嶇不平等多種不同的惡劣復(fù)雜路況，具有高適應(yīng)性、減震性能以及大附著力，同時(shí)可以承受重載，對(duì)大型重載足式機(jī)器人在惡劣環(huán)境下的應(yīng)用具有重要意義。
　　針對(duì)重載機(jī)器人在惡劣復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用，機(jī)器人可以爬坡、轉(zhuǎn)彎、適應(yīng)崎嶇不平路面等，要求足部具有高適應(yīng)性、高承載性、緩沖減震性能和大附著力性能。設(shè)計(jì)了球副機(jī)構(gòu)，使足底可以擺動(dòng)一定角度和繞小腿軸線360°回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)足部的高適應(yīng)功能，滿足機(jī)器人的爬坡、轉(zhuǎn)向和適應(yīng)崎嶇不平路面的性能

3、要求，保證足部穩(wěn)定落地。
　　重載機(jī)器人的足部在落地過程中會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊，為了減小沖擊作用，設(shè)計(jì)了橡膠減震器和金屬彈簧減震器，以達(dá)到緩沖減震性能要求;其中為了保證機(jī)器人的連續(xù)行走，足底擺動(dòng)后需自復(fù)位，以免足部再次落地發(fā)生危險(xiǎn)情況，設(shè)計(jì)了周向均布的三組拉伸彈簧，實(shí)現(xiàn)足部的自復(fù)位性能要求;為了使足部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用截錐螺旋彈簧將減震和足底自復(fù)位功能進(jìn)行了組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
　　為了使足部可以適應(yīng)山地、砂石和冰雪路面等，難以設(shè)計(jì)一種足

4、底滿足上述所有路況，因此設(shè)計(jì)了一種足底快換機(jī)構(gòu)，根據(jù)不同路況可以快速更換不同的足底滿足機(jī)器人的行走要求;整體結(jié)構(gòu)采用輕質(zhì)合金，質(zhì)量低，強(qiáng)度高，可以滿足承受重載的性能要求。各部分布置合理，相輔相成，既獨(dú)立完成各自的功能，又具有良好的協(xié)調(diào)性能，使用中不會(huì)發(fā)生部件間的干涉和沖擊碰撞問題，可以良好地滿足整體的性能需求。
　　基于上述的足部結(jié)構(gòu)，為了更好的模擬足部實(shí)際工作過程中受到的載荷，對(duì)足部進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真分析。在平地和斜坡上分別進(jìn)行了