液壓驅(qū)動四足機(jī)器人被動緩沖特性分析.pdf

1、四足機(jī)器人運(yùn)動靈活，地形環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，在探險(xiǎn)、探測、搶險(xiǎn)救災(zāi)，軍事戰(zhàn)爭等領(lǐng)域潛力巨大。行走時(shí)機(jī)器人足端不斷沖擊地面，極易損壞機(jī)器人本體及其控制系統(tǒng)，因此，緩沖裝置的設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵。針對隔離著地沖擊的需要，研究針對現(xiàn)有的機(jī)器人僅在腿部加裝彈簧緩沖方式，按照從驅(qū)動油缸到單腿機(jī)構(gòu)再到機(jī)器人整體的研究順序，提出了緩沖方案，并進(jìn)行了緩沖性能仿真及試驗(yàn)研究。論文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)基于仿生四足動物關(guān)節(jié)緩沖機(jī)制，設(shè)計(jì)了一種在機(jī)器人腿部各

2、個(gè)關(guān)節(jié)處施加緩沖裝置的方案，保護(hù)了機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了四足機(jī)器人行進(jìn)速度和穩(wěn)定性的提高。
　　(2)建立四足機(jī)器人驅(qū)動油缸仿真模型，對靜止和工作兩種工況下進(jìn)行了重物自由落體沖擊仿真分析，證明驅(qū)動油缸集成微型蓄能器的被動緩沖方案具有良好的緩沖效果，無桿腔內(nèi)沖擊壓力峰值僅為原方案的25％左右，并設(shè)計(jì)沖擊試驗(yàn)平臺對無桿腔壓力進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證了驅(qū)動油缸沖擊仿真模型結(jié)果的正確性。
　　(3)建立了四足機(jī)器人單腿

3、機(jī)構(gòu)仿真模型，仿真分析了單腿機(jī)構(gòu)自由落體沖擊和原地起跳沖擊下機(jī)構(gòu)的力學(xué)特性，得出在驅(qū)動油缸上串聯(lián)彈簧的緩沖方案對單腿機(jī)構(gòu)具有較好的緩沖效果。
　　(4)建立了四足機(jī)器人整體機(jī)構(gòu)仿真模型，基于四足機(jī)器人對角小跑(trot)步態(tài)規(guī)劃其足端軌跡，通過運(yùn)動學(xué)逆解運(yùn)算求得各關(guān)節(jié)處驅(qū)動油缸的活塞運(yùn)動軌跡。仿真分析了驅(qū)動油缸未串聯(lián)彈簧時(shí)的行走沖擊和串聯(lián)彈簧后的行走沖擊特性，通過對比加速度與關(guān)節(jié)力曲線，證明驅(qū)動油缸串聯(lián)彈簧的方案有效可行。