單足跳躍機器人多體動力學建模與仿真.pdf

1、單足跳躍機器人具有很強的環(huán)境適應(yīng)能力并且涉及氣動與液壓伺服、不穩(wěn)定系統(tǒng)自動平衡、多自由度系統(tǒng)動力學等多種學科基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)的研究,是機器人研究的熱點和難點問題。本文的研究目標為:研究單足跳躍機器人彈跳腿在雙液壓缸驅(qū)動下相對機身繞球鉸轉(zhuǎn)動時的運動規(guī)律和動力學特性,為研究機器人自平衡的控制方法奠定基礎(chǔ)。
　　根據(jù)單足機器人跳躍過程中彈跳腿相對機身的運動要求,完成了兩者通過球鉸連接、兩個液壓缸缸體與機身球鉸連接、與彈跳腿分別通過虎克

2、鉸和轉(zhuǎn)動副連接的的結(jié)構(gòu)設(shè)計,根據(jù)彈跳腿在雙液壓缸驅(qū)動下繞球鉸可以進行三維轉(zhuǎn)動的運動特性,應(yīng)用空間幾何學的基本原理建立了彈跳腿相對機身任意空間位置與液壓缸活塞桿伸出長度關(guān)系的機器人逆解方程,建立了液壓缸活塞桿伸出長度與彈跳腿相對機身姿態(tài)的機器人正解數(shù)學模型,通過對機器人在跳躍過程中緩沖階段初始條件、約束條件和受力狀況的深入分析,分別建立了氣缸活塞桿、缸體、機身、液壓缸體、液壓缸活塞桿的動力學方程,進而得到了機器人多體動力學模型。
　

3、　在MATLAB上建立了機器人運動學和多體動力學仿真模型并進行了仿真研究,仿真結(jié)果表明彈跳腿相對機身的兩個轉(zhuǎn)角與兩個液壓缸活塞桿的伸出長度均呈現(xiàn)復雜的空間曲面關(guān)系,得到了彈跳腿的任意空間位置與兩個液壓缸活塞桿伸出長度一一對應(yīng)的機器人逆解,通過分析機器人結(jié)構(gòu)對彈跳腿相對機身運動的限制,得到了兩個液壓缸活塞桿在伸縮時驅(qū)動彈跳腿運動的機器人運動學唯一正解。通過對機器人在緩沖階段各部件相對地面坐標系運動規(guī)律的仿真分析,得到了機器人各部件絕對運動