仿青蛙跳跃机器人的结构优化与运动综合

发布时间：2017-12-18 14:21

  本文关键词：仿青蛙跳跃机器人的结构优化与运动综合

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【摘要】：随着人类探索地球的深入,在非结构环境下的勘测任务越来越多,可代替人类在恶劣条件下完成相关任务的仿生机器人渐渐成为机器人研制的热点。因而研制一种活动范围广、移动能力强、越障能力卓越且避险反应迅速的仿生机器人有着重要的理论研究意义和广阔的应用前景。本论文以青蛙为研究对象,从机构设计与仿真、结构优化设计与仿真、性能优化设计与仿真三个方面展开研究,旨在设计一种既具有较强越障能力,又具备很好环境适应性的仿青蛙跳跃机器人。论文主要工作内容如下：首先,以青蛙为研究对象,分析其骨骼结构与运动轨迹,建立了机器人的数学模型,并在MATLAB软件中对其跳跃阶段进行仿真,得到杆件位置的变化与关节角度的变化。其次,在整体结构设计方面提出了基于直线轴承的整体M型结构,保证了机器人起跳与落地时的稳定性；在腿部结构设计方面,以C型柔性簧片将小腿、踝关节、脚掌合三为一,在机器人落地时可起到缓冲作用；在传动结构的设计方面,提出通过凸轮控制跳跃腿的压缩周期,以实现机器人的连续跳跃。随后,应用ADAMS虚拟样机技术对机器人进行动力学仿真。仿真结果显示,间歇跳跃时的跳跃高度与理论计算基本相符,说明结构设计合理可行。最后,采用现代优化技术分别对齿轮、凸轮及机器人质心位置建立优化模型并计算。通过对优化后模型的仿真分析可知,优化后机器人的跳跃高度与连续跳跃的次数均有明显提升,说明优化方法行之有效。相关研究结果表明,所设计的仿青蛙跳跃机器人结构原理正确,跳跃效果较为理想,论文为仿生跳跃机器人的进一步研究提供了一定的理论基础和依据。
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 郭小强;裴忠才;;跳跃机器人的研究现状与发展趋势[J];机械设计与制造;2011年11期

2 苏鹏;何广平;;单腿跳跃机器人动力学建模与仿真验证[J];北方工业大学学报;2011年03期

3 杨绘宇;王石刚;梁庆华;邓奇;;仿蝗虫跳跃机器人起跳过程运动学建模及分析[J];机械设计;2010年04期

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本文编号：1304487