步态参数和脊柱刚度对含脊柱关节四足机器人能量利用效率影响研究

发布时间：2022-07-11 09:08

　　目前足式机器人主要有两种驱动方式,一种是液压驱动,优点是动力大、承载能力强、稳定性好,适用于室外复杂的环境;另一种是靠电池驱动,优点是清洁、灵活、噪音小,适用于室内和太空中,但电池的耐久性是一个很大的问题,还没有太好的方法去增加电池的储电量。目前研究已经证明脊柱关节可以提高四足机器人的速度、稳定性和能量利用效率,但对脊柱本身性能的研究却非常少。本文主要研究电池驱动的含脊柱关节四足机器人,分析了跳跃步态下含脊柱含脊柱关节四足机器人的能量利用效率,通过改变步态参数和脊柱刚度来提高机器人的能量利用效率,降低四足机器人整体的能量消耗,增加机器人的续航能力。本文首先分析了含脊柱关节四足机器人的跳跃步态,对步态参数进行了分析,得到了跳跃步态的相位图。依据仿生学原理,根据猎豹的骨骼形态,建立了含脊柱关节四足机器人的简化模型,得到了机器人的动力学方程,同时推导了机器人在跳跃步态各个阶段下的能量状态方程。其次,研究了步态参数对含脊柱关节四足机器人能量利用效率的影响。对含脊柱关节四足机器人的步态进行了规划,得到了机器人足端运动轨迹,分析了机器人腿部在站立阶段和摆动阶段的能量消耗,得到了步态参数和含脊柱关节... 

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景、意义以及目的
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 四足机器人的运动步态研究
        1.2.2 四足哺乳动物中脊柱的作用
        1.2.3 含脊柱关节四足机器人的研究
        1.2.4 刚度调节结构的设计方法
    1.3 本论文主要研究内容及章节安排
第2章 含脊柱关节四足机器人的跳跃步态和动力学方程
    2.1 引言
    2.2 含脊柱关节四足机器人的跳跃步态
        2.2.1 四足机器人的跳跃步态
        2.2.2 步态参数的分析
    2.3 含脊柱关节四足机器人的简化模型及分析
    2.4 含脊柱关节四足机器人的动力学方程
    2.5 本章小结
第3章 步态参数对含脊柱关节四足机器人能量利用效率的影响
    3.1 引言
    3.2 步态规划
    3.3 机器人腿部建模及分析
    3.4 能量消耗分析与步态参数设计
    3.5 步态参数基于Adams的仿真实验
        3.5.1 仿真环境
        3.5.2 仿真试验
    3.6 本章小结
第4章 脊柱刚度对含脊柱关节四足机器人能量利用效率的影响
    4.1 引言
    4.2 脊柱关节受力状态方程
    4.3 脊柱刚度对能耗的影响
    4.4 脊柱刚度基于Adams的仿真实验
    4.5 本章小结
第5章 含脊柱关节四足机器人相关实验
    5.1 引言
    5.2 含脊柱关节四足机器人实物样机设计
        5.2.1 机器人实物样机腿部设计
        5.2.2 机器人实物样机脊柱关节设计
        5.2.3 机器人实物样机总体结构
    5.3 实验控制方法
    5.4 实验平台
    5.5 含脊柱关节四足机器人实验
        5.5.1 步态参数对能量消耗实验
        5.5.2 脊柱刚度对能量消耗实验
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：3657889