（毕业设计图纸全套）基于SolidWorks四足行走机构的虚拟设计及动画模拟设计（含说明书）

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基于四足行走机构的虚拟设计及动画模拟设计摘要设计时，应以尽可能满足以上条件的腿部机构为努力目标，同时选择或设计最适合的步行腿机构。目前常用的腿机构有以下几种形式埃万斯机构，正缩放机构，斜缩放机构和拟缩放机构。迄今为止，国内外步行机构腿的基本机构形式不外乎关节型，缩放型和拟缩放型。这些机构虽然各有特点，但也都有不足之处。目前对于哪些机构作为腿机构合适，哪些机构类型较为优越，尚缺乏深入的研究。行走机构腿按照自由度划分为.个自由度个自由度的结构可以由四杆六杆八杆等组成。四杆机构只有个闭环，其运动链基本形式只有种。六杆机构具有两个闭环，其运动链的基本形式有两种瓦特型和斯蒂芬型，八杆运动链具有三个闭环，其运动链基本形式有十六种。.二个自由度二个自由度的机构可以由五杆机构七杆机构九杆机构等组成，其运动链基本形式有多种。关节型，缩放型和拟缩放型等相对成熟和使用较多的机构都是两个自由度，两个自由度的行走机构可以实现前进和抬腿两个方向上的独立运动，但两个自由度的机构输入和输出运动关系比较复杂。本设计中，将采用斯蒂芬型六杆机构作为步行机构，以二杆组作为步行器的大小腿，并使其足端具有符合需要的相对运动轨迹，二杆组的构件应尽量接近于大小腿的结构，以四杆机构作为驱动机构。以二杆组作为腿机构，如图所示，为跨关节，为膝关节，作为足端。以二杆组作为腿机构，如图所示，为跨关节，为膝关节，作为足端。图腿机构示意图步行机构的运动轨迹选为近似矩形的形状，因为此时能够保证有效成功的跨过障碍物，以防止跨过障碍物之前，其足端就落下，从而失去平衡。暂取并分别为，取足端的相对运动轨迹为对称于图的轴，并且当点到达和两端点时，大小腿近似于拉直。这样取得的足端轨迹上的个点的坐标值如表，这里选定步行机构的步距为，抬足高度.。表坐标值表下面分析绞链点的轨迹，按照图说所建立的坐标，首先建立的位置方程因为为大腿的长度，其为所取的定长，列方程把式,代入式，并简化得式查询数学手册，可以解得其将用点的位置坐标表示后，可得点的位置坐标式，中的和是决定点相对于动杆位置的参数，两个参数不同，点连杆曲线也不同，当和取系列不同数值时，可以绘制出的图谱如图。图图谱点轨迹由个四杆机构实现，为了驱动方便，取四杆机构为曲柄摇杆机构。对照四杆机构图谱，只有，能在图谱中找到，综合考虑点轨迹与图谱连杆曲线致性以及机构具有好的构形，确定的位置尺寸为相应四杆机构为下图。图四杆机构图其连杆点与点轨迹具有相似的形状，该四杆机构的相对尺寸为将相对尺寸折合成绝对尺寸为单位为根据与点轨迹相等的原则，进行装配，其装配尺寸为其装配后的图形为图所示图装配图以上尺寸仅仅是初步选择的，作为下面的优化参数的初始值。.行走机构单条腿尺寸优化数学模型据几何图形，的封闭型条件，得到两个方程式基于四足行走机构的虚拟设计及动画模拟设计摘要的设计在行走机器人机械系统设计中是最重要的部分，因此，对行走机构进行研究时必要的。在行走机构研究中，人们多是着力于让机械采用类似于动物的腿的结构，即关节式机构。但是由于关节式机构是开链机构，承载能力低，所以本文采用闭链腿机构。腿的设计将运用六杆机构，即曲柄摇杆机构去控制大小腿视线运动给出腿的足端的运动轨迹，根据运动轨迹，最后用优化方法把各杆的尺寸确定，并同时求出安装尺寸，这样完成单条腿的设计，根据对称原则，四条腿选择同样的设计，并利用了软件进行编程求证所设计是否满足所需求的轨迹要求。四条腿的运动分配，就是我们所说的步态的选择，位了使四条腿在运动中能够相协调而不至于产生干涉，本文在几种步态中选择步态，即对角小跑步态，在运动中处于对角线的两条腿是同步的，另外堆钱后退总是相位相差度，这样四条腿就可以实现行走过程。同时步态，还保证了在行走过程中，行走机构的重心总是处于个三角形内部，具有定得稳定性和平衡性。.论文的主要研究内容理论分析与推导计算.单腿的分析依据几何图形的封闭型条件，得出数学模型，根据数学模型，求出机构尺寸优化的目标函数。应用向量分析法，写出行走机构的足端轨迹的向量方程，并对该向量进行求导，得出足端的运动形式。这就有助于后来的编程分析其运动。.四腿的组合行走机构步态的选择和设计，以及转向方案的选择及确定。.行走机构设计求解出该行走机构行走过程中重心的波动量。.利用里面的插件进行仿真运动并做出动画。第二章四足行走机构的研究.行走机构的分类行走机构按行走保持平衡的方式分为两类。类是静态稳定的多足机，其机身的稳定通过足够数量的腿支撑。多足机的速度较慢，其步态是爬行或步行。另类是动态稳定的，主要有拟人双足和单组跳跃机，该种步行机运动速度快，其步态可以使小跑和跳跃。.行走机构选择与设计四足行走机构机械设计主要包括腿的配置形势确定步态分析腿机构设计。腿机构是行走机构的个重要组成部分，是行走机构机械设计的关键。腿的配置形式四足机构腿的配置有两种，种是正向对称分布，既腿的主平面与行走方向垂直，令种为前后向对称分布，既腿平面与行走方向致，如图所示。本设计机构将选择正向对称分布。图腿的配置形式腿的步态分析步态是行走机构的迈步方式，既行走机构抬腿和放腿的方式，由于开发步行行走机构的需要，年代末，在总结前人对动物步态研究成果的基础上，比较系统的给出了系列描述和分析步态的严格数学定义。之后，各国学者在四足，六足，八足等多足步行机构的静态稳定的规则周期步态的研究中取得多项成果，但这些步态的研究基本上局限于平坦地面，并且假设对于不平地面也是合理的。对于严重不平地面地面上可能有不可立足点存在的行走步态研究，是从年代中期开始的，其中包括对非周期步态研究，对自由的分析等等。步态的类型四足动物如狗正常行走非奔跑状态时，四条腿的协调动作顺序般按对角线原则，既如左前腿右后腿左后腿右前腿左前腿如此循环下去。在每时刻，至少右三条腿着地，支撑着身体，既最多只有条腿抬起，脚掌离地。因此，对于每条腿的运动来说，脚掌离地时间与着地时间之比为。四足动物除了上述步态之外，还有其他各种步态，如图所示.慢走，既正常行走。.对角小跑，也叫步态，既马或其他四足动物介于快走和快跑之间的种步态，前进时是对角线的双腿共同向前移动。.单侧小跑，也叫步态，既同侧的两足为支撑足，其余两足为非支