發(fā)布時間：2018-03-13 07:13

  本文選題：四足機器人　切入點：腿結構　出處：《山東大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：面向奔跑的四足機器人研究成為近年四足機器人研究的熱點之一。剛性的四足機器人存在奔跑速度慢,運動穩(wěn)定性和協(xié)調性不足等缺點。對四足機器人進行腿結構和脊椎的柔性設計可提高其運動性能。本文仿生動物獵豹,對面向奔跑的四足機器人進行了柔性結構設計和足端軌跡規(guī)劃研究。主要內容如下:(1)基于對獵豹后腿骨骼-肌肉結構特性的分析,設計了具有緩沖性能的腿結構。通過對獵豹脊椎結構和在奔跑時脊椎形態(tài)變化的分析,設計了一種結構簡單并能夠實現上下彎曲的柔性脊椎結構。設計了以液壓缸作為驅動機構的仿獵豹四足機器人,該四足機器人具有緩沖腿結構和柔性脊椎。(2)對仿獵豹四足機器人進行了詳細的運動學分析和動力學分析,推導出了關節(jié)轉角的表達式。根據液壓缸布置形式及與各構件間的位置關系,求出了髖關節(jié)液壓缸和膝關節(jié)液壓缸長度與關節(jié)轉角之間的函數關系。(3)基于對獵豹在奔跑時足端的運動軌跡存在回縮和后擺現象的分析,提出了兩種適合奔跑的足端軌跡:一是改進的橢圓足端軌跡,二是修正擺線足端軌跡�；�于bound步態(tài)的運動特點,詳細地推導了兩種足端軌跡的函數表達式。(4)將設計的兩種足端軌跡應用于本文的仿獵豹四足機器人,并進行了仿真分析。仿真結果表明,兩種足端軌跡均能使機器人實現穩(wěn)定的bound步態(tài)運動。通過對比分析,修正擺線足端軌跡更適合奔跑運動。
[Abstract]:The research of running oriented quadruped robot has become one of the hotspots in recent years. The rigid quadruped robot has slow running speed. Motion stability and coordination are not enough. The flexible design of leg structure and spine of quadruped robot can improve its motion performance. In this paper, a bionic cheetah, a bionic cheetah, The flexible structure design and foot trajectory planning of running oriented quadruped robot are studied. The main contents are as follows: 1) based on the analysis of cheetah hind leg skeletal-muscle structure characteristics. By analyzing the structure of the cheetah's spine and the changes of the spine morphology during running, a leg structure with cushioning performance was designed. A flexible spine structure with simple structure and the ability to bend up and down is designed, and a cheetah quadruped robot with hydraulic cylinder as driving mechanism is designed. The four-legged robot has a cushioning leg structure and a flexible spine. The kinematics and dynamics of a cheetah quadruped robot are analyzed in detail. The expression of joint angle is derived. According to the form of hydraulic cylinder arrangement and the position relation between the hydraulic cylinder and the components, The functional relationship between the length of the hydraulic cylinder of the hip joint and the hydraulic cylinder length of the knee joint and the angle of the joint is obtained. Based on the analysis of the retraction and backswing of the cheetah's foot trajectory when it is running, the relationship between the length of the hydraulic cylinder of the hip and the angle of the joint is obtained. Two kinds of foot trajectory suitable for running are proposed: one is the improved elliptical trajectory, the other is the modified cycloidal trajectory. Based on the characteristics of bound gait motion, The functional expression of two foot trajectories is derived in detail. The designed two foot trajectories are applied to the cheetah quadruped robot in this paper, and the simulation results show that, The two kinds of foot trajectory can make the robot realize stable bound gait motion. Through comparison and analysis, the modified cycloidal foot trajectory is more suitable for running motion.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：1605320