1、中在其腿部机构上，般的，机械结构的设计要求为，腿部机构的杆件不能过于复杂，由于杆件过多造成的腿部机构形式过于复杂会导致结构和传动实现困难，对腿部机构需要其满足输出需要的轨迹，实现定的运动要求；腿部机构对于机体具有定的承载能力；控制方便，节省能量。目前，国内外学者对四足机器人的腿部机构做了大量的研究，主要可以分为三大类开环关节连杆机构；闭环平面连杆机构；特殊连杆腿部机构。传统腿部机构优缺点分析开环关节连杆机构在四足机器人的研究的早期，腿部机构的设计般是模仿动物的腿部机构来进行仿生设计的，所以这些机构形式般都是由关节式组成的连杆，其优点在于结构紧凑，运动灵活，由于开环式关节连杆机构是通过关节互相连接的，且腿部机构能够有较大的运动空间，因此在运动过程中机体发生失稳时具有较强的位姿恢复能力，其不足之处在于腿部机构主动平面内各关节运动之间存在耦合，导。

2、脊柱是由可变粘弹性和多关节脊柱机构组成的，如图所示，该机器人的柔性脊柱通过肌肉共同收缩从而调整系列粘弹性元件而产生效用的，在运动中，脊柱不是通过驱动器驱动的，而是由着陆时地面的冲击和摆动力被动震荡力大小决定的。因此不是每个转角处都需要放置驱动器，所以对比现有的预定关节轨迹以及跟随该轨迹来进行驱动的机器人相比具有低能耗和低成本的特点。通过实验数据表明，机器人步态与脊柱结构的粘弹性结构之间有相互联系，要产生多模态的运动可以通过脊柱结构的物理模型特性以及四足步态不同而产生，但是这种方法具有定的缺点，由于在摆动中，腿在地面上会产生定程度的拖拽。通体柔性脊柱结构设计方案具有通体柔性机构的四足机器人图具有通体柔顺性脊柱的四足机器人足端柔性机构研究目前关于四足机器人的研究中，由传统的静态步行转化为动态步行，行走速度也有了提高，但是另方面动态步行时，地面会。

3、路如图所示。图技术路线图阅读相关文献现有腿部机构分析实验平台设计腿部机构运动学动力学仿真仿真结果分析完成平台架构样机制作引入柔性腰部设计与分析引入柔性脊柱设计与分析引入柔性足端设计与分析分析柔性部件的力学性能虚拟样机建立与仿真刚性柔性对比仿真实验结果分析机械结构加工装配运动控制系统搭建腿部机构设计四足机器人柔性部件设计万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文四足机器人腿部机构分析对比四足机器人腿部机构综述机器人的整体结构好坏决定了机器人的性能好坏。个优良的设计结构可以让机器人的工作性能优良，控制简单高效，能源节省，以及工作寿命延长和经济性能优良等诸多优点。般情况下，机器人的机构设计包括两部分，即整体机构设计和腿部机构设计。其中，腿部机构形式的设计时四足机器人机械设计中的重要部分，也是四足机器人设计的关键之。因此，四足机器人的机构设计与分析主要集。

4、择柔性足端参数设计柔性足端结构静力学校核本章总结四足机器人虚拟样机仿真实验及物理样机制作虚拟样机技术及简介整机的动力学仿真分析仿真模型建立柔性部件建模离散化方法柔性模块模块具有柔性部件的四足机器人的建模四足机器人刚柔对比仿真实验与运动结果分析四足机器人样机制作及运动测试舵机选择样机制作及行走实验行走测试本章总结结论与展望结论万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文展望致谢参考文献万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文绪论课题下两边的系列有机材料构成的，这些材料之间留有空隙，脊柱前后各放置提供回复力的弹簧。该四足机器人无动力输入模块，但其能够完成斜坡上的稳定的下坡步态，对比刚性脊柱实验发现，具有双向弯曲柔性脊柱的机器人，在斜坡上的运动更稳定。万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文图被动脊柱四足机器人日本科学家研制了种具有通体柔顺性脊柱的四足机器人，其。

5、广泛的阅读，针对四足机器人刚性腰部，脊柱和足部结构存在的不足等问题，并确定了课题研究方向和设计建模仿真实验等研究内容，主要包括以下四部分第部分设计款腿部机构，对该腿部机构进行运动分析与轨迹仿真；第二部分柔性腰部关节的设计，柔性脊柱的设计，柔性足端的设计以及柔性部件万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文的力学可靠性验证；第三部分在中建立具有柔性机构的四足机器人模型的以及刚性柔性四足机器人虚拟样机的仿真对比；第四部分，材料选取实物样机模型的建立装配实验结果分析。研究思路本课题的核心任务是设计款低自由度腿部机构和带有柔性机构的四足机器人样机，并通过虚拟样机的仿真运动分析，对比不具有柔性机构和具有柔性机构的四足机器人的运动稳定性，验证柔性机构的加入对于四足机器人运动稳定性和协调性的提高，最后，搭建实验平台，建立物理样机证明设计的合理性。论文整体研究思。

6、致运动时的协调控制策略更加复杂，而且承载能力较小。图开环关节连杆腿部机构三维模型如图所示，为开环关节连杆四足机器人腿部机构常用的三维模型。该机构由大万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文腿，小腿和髋关节组成。大小腿的连杆组成该机构的平面运动，髋关节驱动该腿部机构以实现空间方向上的运动。根据三维模型建立坐标系，如图所示，第部分为髋关节，在坐标系原点围绕轴转动，令髋关节的旋转半径长度为；第二部分为大腿关节，在点围绕着运动平面所垂直的轴作旋转，其长度为；第三部分为小腿关节，绕着点做转动，其长度为，定逆时针方向为正向。图开环关节连杆腿部机构坐标系模型如图所示，当机构运动到确定位置时，令髋关节与水平面夹角为，大腿杆件与水平面夹角为，小腿杆件与大腿杆件的夹角为，小腿杆件与竖直方向夹角为，由此可以得出足端点的运动轨迹方程为其中。

7、对机器人的腿部和机体产生冲击，从而频繁的冲击震动会导致机器人动力系统受损，并定程度上降低机器人的效率。在足部设计缓冲装置是有限的缓冲并减震的方法。研究人员已经在这方面取得了丰硕的成果。弹性足部的形式有用弹性材料与腿部并联的结构和在腿部与地面接触处添加弹性万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文元件的方式。采用第种弹性材料与腿部机构并联的方式时，腿部的运动会拉伸或者压缩弹性材料，从而能量得到释放或者储存。采用第二种接触面弹性元件的方式时，必须选择合适的材料并对弹性材料的采用正确得应力和应变分析。此外，具有弹性驱动元件的关节转动副也是实现足部弹性的种方式。腿部或足端添加弹性元件的方式可以优先减轻地面对机体的冲击，其弹性元件可以是由气缸或者弹性材料构成如弹簧，这种方式类似于奥运会中的刀锋战士“奥斯卡皮斯托瑞斯”所用的刀锋腿假肢，如图所示，通过腿部柔性。

8、实之处，本人承担切相关责任。论文作者签名日期年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印缩印或其它复制手段保存论文。保密论文在解密后遵守此规定论文作者签名日期年月日指导教师签名日期年月日万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文摘要四足机器人以其承载能力好，稳定性高和其对地面的适应性强，可适用于多种不同的领域如抢险救灾，排雷，探险和娱乐以及军事方面，因此受到了国内外专家学者的关注。但是现有四足机器人的机构设计中存在腿部机构自由度过多导致控制系统设计策略复杂，在复杂情。

9、构件产生的微量变形来抵抗来自地面对身体的冲击，从而产生向前的推力，对跑动中速度和身体的保护具有明显的促进作用。图“刀锋战士”奥斯卡皮斯托瑞斯的腿形式研究现状总结分析分析研究国内外四足机器人发展现状发现，大多数四足机器人仍采用刚性机械结构，这类机器人能通过高自由度的腿部机构以及复杂的运动规划形式来实现其灵活的避障适应复杂地形。随着科研技术的迅猛发展，简单的静态行走方式已经向动态行走，快速奔跑跳跃方面延伸，纯刚性结构太简单导致无法实现这些高级的运动方式，在四足机器人机构设计中加入柔性设计，对机构进行柔性处理是提高四足机器人运动性能并扩展四足机器人运动领域的必然发展趋势，结构的柔性化在四足机器人的运动速度的提高和运动协调控制等方面起着至关重要的作用，同时柔顺性结构将减小冲击，降低能耗。研究内容及技术路线研究内容首先对四足机器人相关领域的文献进行了。

10、的杆件长度和高度值，足端点的运动空间在平面内产生椭圆形曲线的轨迹，当髋关节发生转动带动足端时，将形成如图所示的运动空间轨迹。图足部末端运动空间此外，这类开环关节连杆机构还有些衍化形式，如图所示，为行星轮与杆件相结合的腿部行走机构。万方数据硕士学位论文题目四足机器人机构设计研究生方珂汇专业机械电子工程指导教师周建军教授完成日期年月万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文四足机器人机构设计研究生方珂汇指导教师周建军教授年月万方数据,万方数据杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不。

11、况下的可靠性与负载能力受到限制；传统机器人多数由刚性构件组成，运动稳定性和协调性较低。本文设计了款四足机器人，其特点在于具有较少自由度的腿部机构以及区别于传统刚性机器人的柔性结构，其单自由度的腿部机构控制系统简单且运行可靠性高；并且由于柔性结构的存在，使其承载能力速度和稳定性较刚性结构有了极大提高，因此，在简化机器人动态控制策略的同时提高了机器人的行走稳定性和协调性。本论文主要做了如下工作分析现有机器人腿部机构的优缺点，结合杆件类机构运动分析，设计了款基于切比雪夫四杆机构和平行四边形缩放机构串联而成的四足机器人腿部机构，对该机构进行了动力学，运动学计算，并在仿真环境下进行仿真分析并验证轨迹。该机构作为单自由度闭环腿部机构，具有承载力大，结构紧凑，越障能力强的优点。设计了具有柔性特征的腰部关节机构，柔性脊柱机构和足端弹性机构，采用伪刚体理论模。

12、分析图可得出以上三式，由此可知，小腿杆件可以转过大腿杆件在其上部空间运动类似于机械手臂的运动，所以在运动中，小腿的末端点可以达到的区域范围比较大，当髋关节运动时，此机构可以实现空间上三维运动，采用这种机构做腿部机构时，足端的运动范围无法覆盖所有可达到区域，足端无法做到在转过大腿杆件时还能达到所有期望区域。综上所述，小腿关节与垂直方向的夹角需保证在定范围内。如图所示，假设小腿的最大转动角度设为，小腿平面内运动的最大内向顺时针方向驱动角度大小为，此时可知小腿具有摆动约束，可将其表示为万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文图小腿摆动约束已知角的求解公式为令小腿杆件在上述两个极限位置，时，所对应的角度的值分别为和，可以求得由上式可得，对于不同。

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