液压六足机器人的设计与仿真研究

【摘要】随着社会科学发展,机器人的应用领域在逐渐扩大,用机器人代替人来完成工作是一种必然的趋势。在采矿伐木、灾后救援、星际探索、海底探险等特殊作业环境下,由于地面具有非结构化和不确定性的特点,要求在此环境下工作的机器人具有较高的地形环境适应能力。六足机器人由于落足点为离散点且具有高冗余肢体结构,非常适合在这类地形环境下工作。由于液压驱动方式比功率高的特点,采用液压驱动作为六足机器人的驱动方式可以使机器人具有更高的灵活性和更大的承载能力。本文为了满足特殊地形下物质运输的需求设计了一款大型全液压驱动六足机器人,并对所设计的机器人进行了虚拟仿真分析。通过仿真分析对机器人的机械结构及液压系统的系统匹配合理性进行了检验,并为物理样机研制提供一定的技术支持。本文主要研究内容如下：首先,对多足步行机器人腿部结构及驱动方式进行分类,并结合其结构特点对其优缺点及应用场合进行了详细分析,为机器人腿部机构选型及结构设计提供参考依据。其次,分析了六足机器人的机构运动特征,并利用坐标变换的方法建立了机器人摆动相与支撑相的正、逆运动学方程。在此基础上完成了六足机器人典型的二步态、三步态及六步态的步态规划。然后,在仿照生物,参考国内外典型六足机器人及借鉴成熟的挖掘机技术的基础上,根据机器人的工作环境需求,设计了一款全液压六足机器人。根据机器人的结构特点及任务需求完成液压系统设计及动力系统匹配。最后,建立了所设计的六足机器人的虚拟仿真模型,并以二步态为例对机器人进行仿真分析。通过仿真分析,对机器人机械结构及液压系统设计的合理性进行了检验,并得到了机器人运动过程中液压驱动系统的流量压力变化情况、足端力分配、加速特性等。
【作者】康银戈；
【导师】刘昕晖；周黎明；
【作者基本信息】吉林大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】六足机器人；机械结构设计；液压系统设计；机液联合仿真分析；

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