空間單閉鏈兩足步行連桿機(jī)構(gòu)的研究.pdf

1、本文提出將空間單閉鏈連桿機(jī)構(gòu)整體用作兩足步行機(jī)器人的理念。對(duì)含R副和C副的空間單閉鏈四桿和六桿兩足步行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)化研究，包括理論研究、仿真研究、實(shí)驗(yàn)研究及典型案例的應(yīng)用研究。
　　首先，提出一種空間單閉鏈四桿RCCR機(jī)構(gòu)的非傳統(tǒng)應(yīng)用，把它用作內(nèi)外足嵌套布置的新概念兩足步行機(jī)構(gòu)。利用機(jī)構(gòu)在奇異位形位置時(shí)對(duì)兩個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制實(shí)現(xiàn)行進(jìn)與轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。進(jìn)行自由度分析、行走模式分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、足端工作空間分析和穩(wěn)定性分析。設(shè)計(jì)、加工制作

2、原理樣機(jī)并進(jìn)行了行走實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證提出概念的可行性。
　　其次，在空間單閉鏈四桿RCCR兩足步行機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行橫向拓展，通過機(jī)構(gòu)綜合法、試湊法、靈感和直覺，提出含有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和兩個(gè)圓柱副的空間四桿兩足步行機(jī)構(gòu)家族，該家族包含三大類八個(gè)構(gòu)型。提出的構(gòu)型利用奇異位形實(shí)現(xiàn)行走和轉(zhuǎn)向。對(duì)每類構(gòu)型進(jìn)行了自由度分析、足端工作空間分析、關(guān)鍵要素設(shè)計(jì)準(zhǔn)則制定、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和穩(wěn)定性分析。建立了虛擬樣機(jī)并進(jìn)行了行走仿真分析，加工制造了四臺(tái)原理樣機(jī)驗(yàn)證

3、了所提構(gòu)型的可行性。
　　然后，在空間單閉鏈四桿RCCR兩足步行機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行縱向拓展，提出兩個(gè)新型的空間單閉鏈六桿機(jī)構(gòu)。分別是空間單閉鏈六桿RRCRCR和RRCCRR機(jī)構(gòu)，并提出將這兩個(gè)機(jī)構(gòu)作為兩足步行機(jī)構(gòu)，研究工作包括:
　　(1)針對(duì)所提出的空間六桿RRCRCR兩足步行機(jī)構(gòu)，規(guī)劃三種行走模式，分別是間斷調(diào)整行走模式、奇異位置調(diào)整行走模式和任意位置調(diào)整行走模式。進(jìn)行自由度分析、足端工作空間分析和行走軌跡分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)

4、分析和穩(wěn)定性分析，制定兩足設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。設(shè)計(jì)制作原理樣機(jī)驗(yàn)證提出概念的合理性。隨后，提出潛在的應(yīng)用場(chǎng)合并規(guī)劃和分析了球面和柱面兩種操作模式。
　　(2)提出的空間六桿RRCCRR兩足步行機(jī)構(gòu)能通過爬行和翻跟斗兩種行走模式到達(dá)平面任意位置。接下來，轉(zhuǎn)換到操作模式完成操作任務(wù)。進(jìn)行了自由度分析、行走模式分析、操作模式分析、工作空間分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和穩(wěn)定性分析。最后，將其應(yīng)用作為一臺(tái)兩足3T升降機(jī)，加工制作兩足3T升降機(jī)樣機(jī)并進(jìn)行行走和操作