欠驅(qū)動四足機器人機構(gòu)設(shè)計與仿真.pdf

1、為研究四足機器人的欠驅(qū)動特性，在較少驅(qū)動的情況下，利用自身的結(jié)構(gòu)特性實現(xiàn)四足機器人的較為復(fù)雜的運動，本文進行了欠驅(qū)動四足機器人機構(gòu)設(shè)計與仿真。
　　根據(jù)四足哺乳動物“狗”的腿的結(jié)構(gòu)組成，得出四足機器人的簡化模型。對四足機器人進行運動學(xué)建模，根據(jù)D-H法則建立四足機器人單腿的D-H坐標(biāo)，根據(jù)四足機器人桿件幾何參數(shù)及其關(guān)節(jié)變量，推導(dǎo)出了腿機構(gòu)末端相對于機體坐標(biāo)系的姿態(tài)矩陣和位置坐標(biāo)。對欠驅(qū)動四足機器人逆運動學(xué)建模，由腿機構(gòu)末端相對于機

2、體坐標(biāo)系的位姿，得到各個關(guān)節(jié)變量表達式。運用蒙特卡洛法得到了四足機器人足端工作空間云圖，驗證了四足機器人腿之間無干涉現(xiàn)象。
　　建立了欠驅(qū)動四足機器人機構(gòu)的簡化模型，確定了動力學(xué)分析方法并進行了動力學(xué)分析，推導(dǎo)出了基于拉格朗日方程的動力學(xué)方程和各關(guān)節(jié)力矩矩陣。
　　建立了三維建模和虛擬樣機模型，對四足機器人的單腿進行仿真，確定了四足機器人單腿在運動時髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)的運動規(guī)律，參考四足機器人對角小跑步態(tài)的運動特征，得到欠驅(qū)動四

3、足機器人的關(guān)節(jié)控制規(guī)律。對欠驅(qū)動四足機器人在平整路面和非平整路面上進行運動學(xué)和動力學(xué)仿真，運動學(xué)仿真結(jié)果表明四足機器人能夠?qū)崿F(xiàn)對角小跑步態(tài)，在非平整路面上運動時顯示了欠驅(qū)動四足機器人的優(yōu)越性。
　　通過對四足哺乳動物奔跑步態(tài)的仿生學(xué)研究，給出了欠驅(qū)動四足機器人奔跑步態(tài)的平面模型，實現(xiàn)了欠驅(qū)動四足機器人奔跑步態(tài)，并對奔跑步態(tài)進行了平整地面和非平整地面的對比仿真。結(jié)果表明欠驅(qū)動四足機器人在無任何反饋控制的情況下，可以通過調(diào)整自身的結(jié)構(gòu)