腿型跳躍機器人優(yōu)化設(shè)計及實驗研究.pdf

1、腿型跳躍機器人擁有自由度數(shù)多，避險能力強，地面接觸面積小等優(yōu)點，這些優(yōu)點使其在惡劣環(huán)境尤其是未知環(huán)境下執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)時可以更加靈活，更加安全，適用更加廣泛，對腿型跳躍機器人的研究將在特種工作及國防領(lǐng)域產(chǎn)生很高的應(yīng)用價值。
　　對于機器人的整個跳躍運動周期而言，起跳階段是最關(guān)鍵的，該階段的運動性能直接決定了機器人的跳躍高度和距離。本文研究了一種雙關(guān)節(jié)無彈性元件的腿型跳躍機器人，在分析了典型跳躍生物運動機理之后建立出機器人機構(gòu)運動模型，

2、針對起跳階段完成正運動學(xué)及逆運動學(xué)分析，優(yōu)化機器人的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并進行了樣機實驗。
　　針對腿型跳躍機器人的機構(gòu)運動模型問題，由于跳躍生物生理結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，首先分析典型跳躍生物跳躍機理，之后采用生物運動力學(xué)原理中的模型理論簡化典型跳躍生物的生理結(jié)構(gòu)，結(jié)合生物跳躍特性和其相似性分析，簡化出機器人的機構(gòu)運動模型并建立坐標(biāo)系。
　　針對腿型跳躍機器人的軌跡規(guī)劃問題，首先通過正運動學(xué)分析，結(jié)合可變五次多項式得到期望的機器人質(zhì)心空間軌跡

3、，之后從機器人質(zhì)心空間逆運動學(xué)的角度，與規(guī)劃出的質(zhì)心軌跡相結(jié)合并基于自運動控制算法，通過優(yōu)化得到符合避關(guān)節(jié)極限和避奇異要求的關(guān)節(jié)運動軌跡。
　　針對腿型跳躍機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，選取速度方向可操作度作為指標(biāo)來評價跳躍機器人在起跳方向上的運動能力，并分析了所選指標(biāo)與各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，最后采用該指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)完成結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，得到使指標(biāo)最大的各部分參數(shù)值。
　　根據(jù)優(yōu)化所得的參數(shù)值和實際實驗要求，完成機器人本體設(shè)計，加工