可调足端轨迹高适应性步行运载平台的研究
发布时间：2022-10-11 16:08
随着科技的进步,移动机器人也得到了快速发展,常见的移动机器人从机构上分主要包括轮式机器人、履带式机器人和步行机器人。而步行机器人由于其足端与地面的接触为不连续点,可以依靠自身的结构特点克服地面的不平整与不连续性,从而在低速重载的情况下进行越障、实现平稳运输。而通过调研国内外的步行机器人的研究现状,一款综合性能优异的移动步行平台的研究将具有非常重要的研究意义。首先,在已有的研究基础上,对现有的腿部机构进行比较分析,六杆七副的整体闭链腿部机构从结构上具有明显优势,对其进行运动学分析,确定腿部各杆件变量之间的关系。利用Solidworks对模型进行三维建模,并通过Adams对模型腿部机构的各关节力进行分析,通过优化各杆件的参数,从而使腿部关节力减小,从而确保整机的运载能力以及整机的稳定性,并对优化之后的参数进行建模分析,验证优化之后的参数的正确性。然后,通过对单个腿部机构进行建模,在Adams中对主要杆件的杆长的灵敏度进行分析,对比分析仿真结果,对灵敏度最大的机架进行可调整化设计,通过在大腿杆与机架的连接处添加移动副,并通过直线电机进行驱动,从而对机架的长度进行调整,进而改变足端轨迹,通过M...
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究的意义及目的
1.3 国内外研究现状
1.3.1 步行机器人国外研究现状
1.3.2 步行机器人国内研究现状
1.3.3 开链腿机构与闭链腿机构
1.3.4 单自由度腿部机构的构型分析
1.4 本文研究内容
1.5 章节内容安排
2 闭链单腿机构的分析
2.1 引言
2.2 腿部机构的设计要求
2.2.1 转动关节的设计要求
2.2.2 足端轨迹的设计要求
2.3 运动学分析
2.3.1 角位移分析
2.3.2 角速度分析
2.3.3 角加速度分析
2.3.4 对足端点的进行运动分析
2.4 足端轨迹规划
2.5 腿部机构受力分析
2.6 本章小结
3 腿部可调整化设计与整机性能分析
3.1 十六足步行运载平台
3.2 腿部机构杆件调整分析
3.2.1 杆长灵敏度分析
3.2.2 杆件调整极值分析
3.2.3 腿部机构设计
3.2.4 足端轨迹分析
3.3 动力学仿真模型的建立
3.3.1 三维模型的建立
3.3.2 动力学仿真模型的建立
3.4 爬斜坡分析
3.5 跨越壕沟分析
3.6 翻越垂直墙分析
3.7 运载平台直线行驶速度分析
3.8 本章小结
4 样机试制与实验
4.1 样机设计参数
4.2 腿部结构设计
4.2.1 杆件设计
4.2.2 腿部机构转动关节的设计
4.3 电机的选择
4.4 控制方案设计
4.5 样机的加工与装配
4.6 样机试验
4.6.1 台架试验
4.6.2 直线行驶试验
4.6.3 翻越垂直墙试验
4.6.4 攀爬斜坡试验
4.6.5 跨越壕沟试验
4.7 本章小结
5 结论
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Obstacle avoidance for a hexapod robot in unknown environment[J]. CHAI Xun,GAO Feng,QI ChenKun,PAN Yang,XU YiLin,ZHAO Yue. Science China（Technological Sciences）. 2017(06)
[2]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[3]基于足端轨迹规划算法的液压四足机器人步态控制策略[J]. 王立鹏,王军政,汪首坤,何玉东. 机械工程学报. 2013(01)
[4]液压驱动四足仿生机器人的结构设计和步态规划[J]. 李贻斌,李彬,荣学文,孟健. 山东大学学报(工学版). 2011(05)
[5]多足步行机器人研究状况及展望[J]. 黄俊军,葛世荣,曹为. 机床与液压. 2008(05)
[6]双足行走机器人发展现状及展望[J]. 阮晓钢,仇忠臣,关佳亮. 机械工程师. 2007(02)
[7]多足步行机器人的研究现状及展望[J]. 雷静桃,高峰,崔莹. 机械设计. 2006(09)
[8]六足步行机器人的设计研究[J]. 曾桂英,刘少军. 机床与液压. 2005(06)
[9]四足机器人动态步行仿真及步行稳定性分析[J]. 何冬青,马培荪. 计算机仿真. 2005(02)
[10]移动机器人的发展现状及其趋势[J]. 徐国华,谭民. 机器人技术与应用. 2001(03)
博士论文
[1]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
[2]四足机器人稳定行走规划及控制技术研究[D]. 王鹏飞.哈尔滨工业大学 2007
[3]四足机器人节律运动及环境适应性的生物控制研究[D]. 张秀丽.清华大学 2004
硕士论文
[1]双四足小型电动代步车的研究[D]. 赵顺卿.北京交通大学 2015
[2]四足机器人运动规划与平衡控制[D]. 陈彬彬.上海交通大学 2015
[3]高越障性能六双足步行平台的研究[D]. 马千里.北京交通大学 2014
[4]基于运动约束的四足机器人生物运动规划方法[D]. 戴俊杰.国防科学技术大学 2013
本文编号：3690873
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究的意义及目的
1.3 国内外研究现状
1.3.1 步行机器人国外研究现状
1.3.2 步行机器人国内研究现状
1.3.3 开链腿机构与闭链腿机构
1.3.4 单自由度腿部机构的构型分析
1.4 本文研究内容
1.5 章节内容安排
2 闭链单腿机构的分析
2.1 引言
2.2 腿部机构的设计要求
2.2.1 转动关节的设计要求
2.2.2 足端轨迹的设计要求
2.3 运动学分析
2.3.1 角位移分析
2.3.2 角速度分析
2.3.3 角加速度分析
2.3.4 对足端点的进行运动分析
2.4 足端轨迹规划
2.5 腿部机构受力分析
2.6 本章小结
3 腿部可调整化设计与整机性能分析
3.1 十六足步行运载平台
3.2 腿部机构杆件调整分析
3.2.1 杆长灵敏度分析
3.2.2 杆件调整极值分析
3.2.3 腿部机构设计
3.2.4 足端轨迹分析
3.3 动力学仿真模型的建立
3.3.1 三维模型的建立
3.3.2 动力学仿真模型的建立
3.4 爬斜坡分析
3.5 跨越壕沟分析
3.6 翻越垂直墙分析
3.7 运载平台直线行驶速度分析
3.8 本章小结
4 样机试制与实验
4.1 样机设计参数
4.2 腿部结构设计
4.2.1 杆件设计
4.2.2 腿部机构转动关节的设计
4.3 电机的选择
4.4 控制方案设计
4.5 样机的加工与装配
4.6 样机试验
4.6.1 台架试验
4.6.2 直线行驶试验
4.6.3 翻越垂直墙试验
4.6.4 攀爬斜坡试验
4.6.5 跨越壕沟试验
4.7 本章小结
5 结论
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Obstacle avoidance for a hexapod robot in unknown environment[J]. CHAI Xun,GAO Feng,QI ChenKun,PAN Yang,XU YiLin,ZHAO Yue. Science China（Technological Sciences）. 2017(06)
[2]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[3]基于足端轨迹规划算法的液压四足机器人步态控制策略[J]. 王立鹏,王军政,汪首坤,何玉东. 机械工程学报. 2013(01)
[4]液压驱动四足仿生机器人的结构设计和步态规划[J]. 李贻斌,李彬,荣学文,孟健. 山东大学学报(工学版). 2011(05)
[5]多足步行机器人研究状况及展望[J]. 黄俊军,葛世荣,曹为. 机床与液压. 2008(05)
[6]双足行走机器人发展现状及展望[J]. 阮晓钢,仇忠臣,关佳亮. 机械工程师. 2007(02)
[7]多足步行机器人的研究现状及展望[J]. 雷静桃,高峰,崔莹. 机械设计. 2006(09)
[8]六足步行机器人的设计研究[J]. 曾桂英,刘少军. 机床与液压. 2005(06)
[9]四足机器人动态步行仿真及步行稳定性分析[J]. 何冬青,马培荪. 计算机仿真. 2005(02)
[10]移动机器人的发展现状及其趋势[J]. 徐国华,谭民. 机器人技术与应用. 2001(03)
博士论文
[1]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
[2]四足机器人稳定行走规划及控制技术研究[D]. 王鹏飞.哈尔滨工业大学 2007
[3]四足机器人节律运动及环境适应性的生物控制研究[D]. 张秀丽.清华大学 2004
硕士论文
[1]双四足小型电动代步车的研究[D]. 赵顺卿.北京交通大学 2015
[2]四足机器人运动规划与平衡控制[D]. 陈彬彬.上海交通大学 2015
[3]高越障性能六双足步行平台的研究[D]. 马千里.北京交通大学 2014
[4]基于运动约束的四足机器人生物运动规划方法[D]. 戴俊杰.国防科学技术大学 2013
本文编号：3690873
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3690873.html
