球面并聯仿生髖關節(jié)誤差模型分析及運動學實驗研究.pdf

1、在人形機器人本體設計中，關節(jié)及其整體構型是實現關節(jié)動作平順和擬人化的關鍵環(huán)節(jié)之一，機器人關節(jié)的結構與性能將直接決定其整體性能，機構本體創(chuàng)新或挖掘已有構型應用潛力的研究仍意義重大。本課題以人體髖關節(jié)生理學結構為基礎，依據仿生設計原則，將偏置輸出3-RRR+(S-P)球面并聯機構引入仿生髖關節(jié)構型中，針對提高機構精度、保證樣機控制系統性能及實現擬人化運動進行相關理論分析和實驗研究。
　　首先，分析關節(jié)原型機構運動學、速度雅克比矩陣，并

2、對執(zhí)行端軌跡進行具體規(guī)劃。仿生髖關節(jié)的運動學是實現運動控制的基礎，結合機構輸出空間為部分球面的特性，采用旋轉變換通式描述動平臺位姿，求解運動學反解。基于虛設機構法和影響系數法，解得關節(jié)速度雅克比矩陣，為仿生關節(jié)速度控制，提供理論基礎。采用加速度為連續(xù)分段函數的方法，對輸出端在兩離散點間軌跡進行規(guī)劃，給出了離散點間轉軸矢量表達和轉角的具體確定方式。借助Matlab和Solidworks軟件，對運動學進行了仿真驗證。
　　然后，建立仿

3、生髖關節(jié)原型機構誤差模型，為保證樣機精度提供理論支撐?；?D-H參數法給出3-RRR+(S-P)球面并聯機構中支鏈的參數化表達，采用環(huán)路增量法建立了關節(jié)機構位置誤差模型，分析機構輸出端誤差與運動副的軸向間距誤差、軸間距誤差和軸向轉角誤差之間內在聯系，并繪制誤差圖譜，進一步給出關節(jié)樣機在加工制作和裝配中平穩(wěn)運行的幾何條件。
　　最后，結合機構誤差模型分析結果，設計了機構外部支鏈和中心支鏈的具體結構，完成仿生髖關節(jié)樣機研制。采用“P