四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真研究

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1、分類號(hào)UDC．．．．．．．．．．．．．————密級(jí)金亞．學(xué)校代碼!Q壘窆Z武多凄理歹大署學(xué)位論文，題目旦墾扭鲞厶鮑鎏邈鱟僉塹魚(yú)堡真盟塞英文111ekinematicsanalysisandsimulationresearchof是匾目～一．．g墜墾魚(yú)融衛(wèi)星亟煦墜Q!研究生姓名堂墨型姓名一鄞擔(dān)鹽職稱割絲撞學(xué)位堂±指導(dǎo)教師申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別塑±430070論文提交日期至Q!至生三月論文答辯日期至Q12生§月學(xué)位授予單位盍墊壟墨盤鱟學(xué)位授予日期——答辯委員會(huì)主席一五豇盞L一一評(píng)閱人蛔豸．1給動(dòng)力2012年5月r一獨(dú)創(chuàng)

2、性聲明JIlllIPlllllllflllllllIY2098514本人聲明，所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其它人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得武漢理工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中明確的說(shuō)明并表示了謝意。簽名：趑垂!型日期2立I羔：壺：亟關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解武漢理工大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)

3、家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)武漢理工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存或匯編本學(xué)位論文。同時(shí)授權(quán)經(jīng)武漢理工大學(xué)認(rèn)可的國(guó)家有關(guān)機(jī)構(gòu)或論文數(shù)據(jù)庫(kù)使用或收錄本學(xué)位論文，并向社會(huì)公眾提供信息服務(wù)。(保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定)僦引攤)．弛冠忡瀣荊弋期乙D12、6，占r武漢理工人學(xué)碩士學(xué)位論文摘要四足機(jī)器人有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和運(yùn)動(dòng)靈活性，可廣泛運(yùn)用于搶險(xiǎn)救災(zāi)、排雷、地質(zhì)勘探、娛樂(lè)及軍事等領(lǐng)域，因此，對(duì)四足機(jī)器人的

4、研究已成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的重要課題。但是四足機(jī)器人的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在用傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)實(shí)物試驗(yàn)研究方法設(shè)計(jì)四足機(jī)器人時(shí)，不僅周期長(zhǎng)，成本大，而且設(shè)計(jì)過(guò)程中計(jì)算量巨大，直觀性較差，為了提高四足機(jī)器人設(shè)計(jì)的效率和可靠性，本文采用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)四足機(jī)器人直線行走步態(tài)進(jìn)行了仿真研究。論文的主要內(nèi)容包括：1．闡述了四足機(jī)器人的研究背景及意義，簡(jiǎn)要分析了四足機(jī)器人國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)，提出了本文研究的主要內(nèi)容。2．從仿生學(xué)的角度出發(fā)，對(duì)四足動(dòng)物馬的身體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，尤其是腿部結(jié)構(gòu)的分析；選取行走步態(tài)為分析規(guī)劃對(duì)象，從獲得

5、最大穩(wěn)定裕度分析，選擇“腿1．腿4．腿2。腿3"作為四足機(jī)器人的抬跨順序，并且繪制了其靜態(tài)步行的運(yùn)動(dòng)步態(tài)圖；后面章節(jié)還對(duì)腿部的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了規(guī)劃。3．建立四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型，利用D．H法對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，求出其J下逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，為后面的軌跡規(guī)劃提供了數(shù)據(jù)支持；還建立了該機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，并導(dǎo)出它的拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程組，為后面的基于虛擬樣機(jī)的仿真分析提供了理論基礎(chǔ)。4．參照四足機(jī)器人實(shí)際的幾何參數(shù)，借助Pro／E軟件建立了簡(jiǎn)化的三維實(shí)體模型，并將該模型導(dǎo)入ADAMS軟件中，

6、根據(jù)實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況施加約束、驅(qū)動(dòng)、力等，建立四足機(jī)器人的虛擬樣機(jī)模型。5．進(jìn)行四足機(jī)器人仿真。采用規(guī)劃好的四足機(jī)器人步態(tài)，在ADAMS環(huán)境下，對(duì)四足機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和動(dòng)力學(xué)仿真，獲取一系列重要的數(shù)據(jù)，驗(yàn)證本方案設(shè)計(jì)的合理性，也為后續(xù)的研究工作提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息。關(guān)鍵詞：四足機(jī)器人；虛擬樣機(jī)；運(yùn)動(dòng)學(xué)；軌跡規(guī)劃；ADAMS；武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractThequadrupedrobot'whichhasadvantagesofgoodsurroundingadaptabilityandhigh

7、moveagility,isappliedtoagreatdealoffie．1dssuchasl'eSCUerealm，minesweeping，adventure，entertainment，militaryaffairs，etc．Sotheresearchonquadrupedrobothasbecomeveryimportantinrobotresearcharea．However，thetraditionalmeans，whichusesmechanicalprototypeexperiment

8、ationtodesignquadrupedrobot，notonlyneedslongtime，highcost，lotsofcalculationduringdesign，butalsoisverypoorinitsvisualization．Inordertoimprovethedesignefficiencyandreliability，thisthesisresearchesintothesimulationofqu