柔性腿四足机器人结构设计与步态仿真
发布时间：2022-01-21 08:14
自从波士顿动力（Boston Dynamics）的第一代大狗（Big dog）机器人问世以来,以四足机器人为代表的多足机器人逐渐成为机器人研究领域的热点。相比其他类型机器人,四足机器人体现出许多不可比拟的优势,特别是在特殊复杂地理环境中的适应能力和实际应用,具有广阔的科研和商业价值。但是目前四足机器人大多为刚性构件组成,在足端装有弹簧构件,来降低与地面的冲击,没能发挥仿生学的优势。本文基于仿生学、柔性脊柱、柔性“猎豹腿”的启发设计了一款具有柔性猎豹腿和柔性脊柱的四足机器人,为四足机器人设计提供了新的思路。首先,基于仿生学角度和仿生假肢“猎豹腿”的启发设计了一款具有14自由度的柔性四足机器人,机身设计有主动柔性脊柱,四条小腿运用柔性“猎豹腿”,并用三维建模软件对机器人各部件和整体设计建模,详细说明了各个组成构件的结构、运动原理、以及驱动的选择,并对柔性构件进行了有限元分析。其次,论文运用经典D-H法对四足机器人单腿进行了正逆运动学分析以及速度分析和加速度分析。在动力学方面,应用欧拉-伯努利梁单元模型和有限元方法分析了刚柔混合腿,并结合拉格朗日方程对四足机器人刚柔混合单腿进行了详细的动力学...
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Raibertrobot进入20世纪80年代，基于电子和计算机技术的迅猛发展，把多足机器人研究推向
人前端装有5自由度的机械臂，从其发布的视频桌洞，上楼，其机械臂能够完成普通的物品拿放足快速起身站立，最值得称赞的是其灵活的自身动，其他身体各部分围绕机械臂头部灵活地任意负重 14kg。随后在 2017 年发布了简化版的 spo但其自身姿态动作更加流畅。 1.7 spot 图 1.8 sp
东北石油大学工程硕士专业学位论文图 1.10 MIT cheetah 图 1.11 MIT cheetah2 图 1.12 MIT cheetah32013 年瑞士苏黎世联邦理工大学发布了一款柔性四足机器人 StarlETH，如图 1.13实现了快速行走(fast walking)、对角小跑(trotting)、跳跃(bounding)和疾驰(galloping)等步态。StarlETH 机身长约 0.6m，总重量 23kg，其负载可达 23kg，每条腿具有 3 个自由度，该款机器人的最大特点是其柔性化，关节处装有柔顺机构，在机器人运动过程中腿部能够存储和释放能量，同时足端点装有线性弹簧，改善了机器人足端受力状况，减缓机器人所受冲击，提高了机器人在复杂情况的适应能力和机动能力[19]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈纯电动汽车驱动电机及控制系统[J]. 王丽琴,孔博. 山东工业技术. 2019(08)
[2]下肢外骨骼机器人研究现状及发展趋势[J]. 张建中,胡化增,张广浩,李峰. 科技创新与应用. 2018(29)
[3]直流电机驱动农用履带机器人轨迹跟踪自适应滑模控制[J]. 焦俊,陈靖,乔焰,王文周,王谟仕,辜丽川,李郑涛. 农业工程学报. 2018(04)
[4]气压驱动软体机器人运动研究[J]. 费燕琼,庞武,于文博. 机械工程学报. 2017(13)
[5]浅谈四足机器人的发展历史、现状与未来[J]. 朱秋国. 杭州科技. 2017(02)
[6]具有柔性传动能力的气压驱动微型管道机器人[J]. 任立敏,谭益松,殷国成. 液压与气动. 2016(08)
[7]液压四足机器人关节驱动节能[J]. 邵俊鹏,李中奇,孙桂涛,刘艳艳. 哈尔滨理工大学学报. 2016(02)
[8]四足机器人发展现状与展望[J]. 孟健,刘进长,荣学文,李贻斌. 科技导报. 2015(21)
[9]BigDog四足机器人关键技术分析[J]. 丁良宏. 机械工程学报. 2015(07)
[10]仿尺蠖式气压驱动管道清洁机器人的设计[J]. 谭益松,任立敏,张海波. 液压与气动. 2015(03)
博士论文
[1]四足机器人仿生运动控制理论与方法的研究[D]. 李华师.北京理工大学 2014
[2]液压四足机器人驱动控制与步态规划研究[D]. 王立鹏.北京理工大学 2014
[3]SCalf液压驱动四足机器人的机构设计与运动分析[D]. 荣学文.山东大学 2013
硕士论文
[1]可实现跳跃功能的四足机器人单腿结构设计与运动建模分析[D]. 宋康康.郑州轻工业学院 2018
[2]含脊柱关节四足机器人仿生结构设计及跳跃运动仿真研究[D]. 董立涛.哈尔滨工程大学 2014
本文编号：3599906
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Raibertrobot进入20世纪80年代，基于电子和计算机技术的迅猛发展，把多足机器人研究推向
人前端装有5自由度的机械臂，从其发布的视频桌洞，上楼，其机械臂能够完成普通的物品拿放足快速起身站立，最值得称赞的是其灵活的自身动，其他身体各部分围绕机械臂头部灵活地任意负重 14kg。随后在 2017 年发布了简化版的 spo但其自身姿态动作更加流畅。 1.7 spot 图 1.8 sp
东北石油大学工程硕士专业学位论文图 1.10 MIT cheetah 图 1.11 MIT cheetah2 图 1.12 MIT cheetah32013 年瑞士苏黎世联邦理工大学发布了一款柔性四足机器人 StarlETH，如图 1.13实现了快速行走(fast walking)、对角小跑(trotting)、跳跃(bounding)和疾驰(galloping)等步态。StarlETH 机身长约 0.6m，总重量 23kg，其负载可达 23kg，每条腿具有 3 个自由度，该款机器人的最大特点是其柔性化，关节处装有柔顺机构，在机器人运动过程中腿部能够存储和释放能量，同时足端点装有线性弹簧，改善了机器人足端受力状况，减缓机器人所受冲击，提高了机器人在复杂情况的适应能力和机动能力[19]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈纯电动汽车驱动电机及控制系统[J]. 王丽琴,孔博. 山东工业技术. 2019(08)
[2]下肢外骨骼机器人研究现状及发展趋势[J]. 张建中,胡化增,张广浩,李峰. 科技创新与应用. 2018(29)
[3]直流电机驱动农用履带机器人轨迹跟踪自适应滑模控制[J]. 焦俊,陈靖,乔焰,王文周,王谟仕,辜丽川,李郑涛. 农业工程学报. 2018(04)
[4]气压驱动软体机器人运动研究[J]. 费燕琼,庞武,于文博. 机械工程学报. 2017(13)
[5]浅谈四足机器人的发展历史、现状与未来[J]. 朱秋国. 杭州科技. 2017(02)
[6]具有柔性传动能力的气压驱动微型管道机器人[J]. 任立敏,谭益松,殷国成. 液压与气动. 2016(08)
[7]液压四足机器人关节驱动节能[J]. 邵俊鹏,李中奇,孙桂涛,刘艳艳. 哈尔滨理工大学学报. 2016(02)
[8]四足机器人发展现状与展望[J]. 孟健,刘进长,荣学文,李贻斌. 科技导报. 2015(21)
[9]BigDog四足机器人关键技术分析[J]. 丁良宏. 机械工程学报. 2015(07)
[10]仿尺蠖式气压驱动管道清洁机器人的设计[J]. 谭益松,任立敏,张海波. 液压与气动. 2015(03)
博士论文
[1]四足机器人仿生运动控制理论与方法的研究[D]. 李华师.北京理工大学 2014
[2]液压四足机器人驱动控制与步态规划研究[D]. 王立鹏.北京理工大学 2014
[3]SCalf液压驱动四足机器人的机构设计与运动分析[D]. 荣学文.山东大学 2013
硕士论文
[1]可实现跳跃功能的四足机器人单腿结构设计与运动建模分析[D]. 宋康康.郑州轻工业学院 2018
[2]含脊柱关节四足机器人仿生结构设计及跳跃运动仿真研究[D]. 董立涛.哈尔滨工程大学 2014
本文编号：3599906
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