單足彈跳機器人虛擬樣機關鍵技術的研究.pdf

1、本課題來源于黑龍江省自然科學基金項目，論文以建立一個對復雜地形高度適應、性能可靠、并具有靈活運動能力的單足彈跳機器人為目標，分別對單足彈跳機器人和它的彈性腿—彈性驅動器的機械本體結構設計、動力學模型開展了研究。 首先，分析國內外大量彈跳機器人以及它們的驅動裝置相關技術研究的現(xiàn)狀。根據(jù)機器人彈跳過程中的運動特征和生物肌肉的變剛度特點，結合傳統(tǒng)的單剛度彈性驅動器的設計，提出了一種雙剛度彈性驅動器，從而在驅動過程中根據(jù)負載大小可以被動

2、調節(jié)驅動器彈簧的剛度，更好地模擬生物體的肌肉特性；根據(jù)雙剛度彈性驅動器的彈簧特征，建立了雙串聯(lián)和雙并聯(lián)彈性驅動器的新型機械結構設計，詳細對這兩種新型機械結構形式的動力學進行了分析；介紹了電機驅動彈性驅動器各組成元素的選取原則、機械結構并對它的硬件電路和控制軟件進行了設計。 其次，建立了單足彈跳機器人的機械結構模型并對其彈跳腿驅動方式的選擇進行了詳細的論證。分析了基于SymmetricalRunning的平面單足彈跳機器人動力學，

3、得出了彈跳機器人彈跳高度、前進速度、身體姿態(tài)調整的控制方法和策略。 最后，利用虛擬樣機仿真軟件ADAMS和機械系統(tǒng)控制軟件MATLAB/Simulink建立了電機驅動彈性驅動器和單足彈跳機器人虛擬模型，進行了大量仿真實驗。對電機驅動彈性驅動器作了控制性能和機械輸出阻抗特性的仿真實驗；對單足彈跳機器人整體做了彈跳高度、前進速度和身體姿態(tài)調整仿真實驗。通過仿真實驗，驗證了兩種研究對象結構設計的正確性，得到了一些非常有價值的數(shù)據(jù)和有益