
~$Backup of 销l1.SLDPRT
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15垫圈.SLDPRT
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Backup of Backup of 销l1.SLDPRT
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Backup of L1杆.SLDPRT
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电机用螺拴.SLDPRT
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装配体123.SLDASM
.对该行走机构的步态模拟其运动,真实的反应出里其行走过程。
参考文献蔡自兴.机器人学.清华大学学报,方亚彬,等.四足机器人溜蹄步态动步行的研究.机器人,.田继廉,等.步行机器人的结构图与步态.农业机械学报,查选芳,等.多足步行机器人腿机构的运动学研究.东南大学学报,费仁元.机器人机械设计和分析.北京北京工业大学出版社,张振龙.空间机构作为假肢髋关节的运动学可行性.中国机械与设计,徐轶群.四足步行机器人稳定性步态分析.制造业自动化,陈佳品.四足机器人对角小跑步态的研究.上海交通大学学报,扬宇维.四足步行机腿机构参数优化设计研究.北京航空航天大学学报,楼鸿棣.高等机械原理.高等教育出版社,王旭辉,等.机器马行走机构优化设计.内蒙古工业大学学报,毕学涛.高等动力学.天津大学出版社,.在要求中,足端通过直线段的时间与通过曲线段的时间相等,即支撑相的相位角为,悬空相的相位角为。
.按要求设计的行走机构的四条腿的协调动作顺序要严格要求。
行走机构腿的机构分析四足行走机构,为了支撑和驱动机体几条腿必须要有定的能量,因此腿机构的选择和新机构的研究显得非常重要。
腿机构应满足以下要求从运动角度出发,足端相对与机身应走直线轨迹,为了在不平坦地面行走,腿的伸长应该是可变的从整体的行走性能出发,方面要求机体能走出直线运动轨迹或平面曲线轨迹在严重崎岖不平地面,另方面要求转向从承受载荷方面,腿机构应具备与整机重量想适应的刚性和承载能力从机构设计要求方面,腿机构不能过于复杂,杆件数量多的腿机构形式,会导致结构复杂难以实现。
因此,腿机构设计需要保证实现运动承载能力要求结构易实现和方便控制。
行走机构的腿机构分为开链机构和闭链机构两大类。
开链机构的特点是工作空间大,结构简单,但承载能力小,刚度和精度差,为了克服开链机构的缺陷,发展了闭链机构。
闭链机构刚性好,承载能力大,功耗较小,但工作空间有局限性,分析比较,本文选择闭链腿机构进行研究。
闭链腿机构应用最广的是平面闭链机构。
带平面闭链机构的步行机构多采用双层机架实现转向,也可以在平面闭链机构再增加个摆动自由度来实现转向。
腿机构运动要求的必要条件是机构所含运动副是转动副或移动副机构的自由度不能大于机构的杆件数目不宜太多须有连杆曲线为直线的点足机构上的点,相对于机身高度是可变的机构需有腿的基本形状。
腿机构的性能要求有推进运动抬腿运动最好是独立的机构的输入和输出运动关系应尽可能简单平面连杆机构不能与其他关节发生干涉实现直线运动的近似程度,不能因直线位置的改变而发生较大的变化。
全部满足上述各项条件的腿部机构是困难的,在设计时,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。
加速度轨迹无畸点。
.占空系数腿部动作和占空系数步态的特点是处于对角线上的两条腿或者.见图具有相同相位,既对角线上两腿的动作完全样,同时抬起,同时放下。
图为个步行周期中四足机器人的摆动相与支撑相的交替过程。
根据占空系数的大小可分为种情况在两摆动腿着地的同时,另外两支撑腿立即抬起。
此情况为特例。
既任意时刻同时有支撑相和摆动相见图。
机器人移动较慢时,摆动相与支撑相有短暂的重叠过程,即机器人有四腿同时着地状态见图。
机器人移动较快时,四条腿有同时为摆动相时刻,四条腿同在空中,尤如马奔跑时腾空状态见图。
显然此交替过程要求机器人机构具有弹性和消振功能,否则难以实现,尚有待引入弹性机构。
本文研究.时的状态。
图占空系数示意图二腿摆动跨步与机体重心移动顺序起始时对角线上两摆动腿,抬起向前摆动,另两条腿,支撑机体确保行走机构原有重心位置在其支撑腿的对角线上见图,摆动腿,向前跨步造成重心前移见图,此时机器人有摔倒趋势。
支撑腿,面支撑机体,面驱动相应的髋关节和膝关节,使机体向前平移步长。
此时机体重心已偏离对角线,中点,将至摆动腿,的中点见图。
图腿摆动支撑与机体重心在机体移动到位时,摆动腿和立即放下,呈支撑态。
恰好使重心在支撑腿和的对角线稳定区内,原支撑腿和也已抬起.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计算机控制,装有位置力陀螺仪等传感器。
的环境适应能力特别强,可以在山地沼泽地雪地等路面上行走,目前可以.英里小时的速度小跑,可以爬越度的坡面,负载磅。
日本电信大学的.等于十几年前开始研究采用行走机构的四足机器人,先后研制出四足机器人和。
以为例来介绍其特征,的外形尺寸为.厘米,含电池重.千克,共个关节每条腿个关节,个主动关节,个被动关节,采用直流伺服电机驱动并配有减速箱,配有编码盘陀螺仪倾角计和接触传感器,控制器采用机操作系统为,通过遥控器操作机器人。
将中枢模式发生器网络与牵张反射伸肌反射屈肌反射等机理结合,实现了所研制的四足机器人在复杂地形下的自适应运动,可以实现行走同侧跑对角跑和奔跑步态,能避障越障爬坡,最高速度达.。
加拿大的大学机器人研究室研制了Ⅱ四足步行机器人,结构简单,每条腿只有个主动转动关节,然而值得注意的是,在每只腿的臀部都装有个激励源,使得机器人站立时臀部也能有连续的速度。
受人和动物步行时使用很少能量摆动小腿的启示,设计者将膝关节设计为被动自由度,依靠上下腿动态耦合实现角度控制。
另外,他们设计了种新型的动态步行步态没有滑翔阶段的动步跳,成功实现了Ⅱ四足步行机器人在不依靠反馈补偿的控制条件下稳定动步行。
的六腿机器人模仿了种美国蟑螂之所以模仿这种昆虫,是因为它的超乎寻常的速度和敏捷,以及其广为人知的生理结构,与轮式运动结构相比,有腿的结构更能适应复杂的地形,机器人的尺寸是,当它直立时,距地面机器人身体和腿的尺寸大约是相应的蟑螂尺寸的到倍,而重量却与其身体尺寸不相称,大约是,主要是控制气动驱动器阀门的重量,机器人的腿部结构与比例和蟑螂类似三段式的髋股节胫节,长度比是,.。
这种机器人的缺点是要求有气驱动源基于行走,机构,虚拟,设计,动画,模拟,摹拟,毕业设计,全套,图纸第章绪论.课题研究的意义目前人类使用的行走机构有足式行走机构,轮式行走机构履带式行走机构蠕动式行走机构,其中前三种行走机构较常用。
轮式行走机构在平坦的硬质地面上运动具有履带式和足式行走机构无法比拟的优点,在目前的移动机构中应用最多,如美国斯坦福大学的斯坦利无人驾驶汽车用于火星表面探测的“勇气号”和“机遇号”以及大多数足球机器人等,都是采用的轮式行走机构。
履带式行走机构的优点为耐用,驱动性佳,着力强,野外作业能力强,如在阿富汗和伊拉克战场上使用的战地机器人采用的就是履带式行走机构,它能够在崎岖不平的地形表面行走,可以在建筑物里执行搜救任务抛掷手榴弹等。
但缺点为行走速度慢,不能在混凝土地面过硬路面山上急转弯,否则将引起带体扭曲。
本机底盘低,石子和异物容易进入履带和底架之间,且机动性差。
足式行走机构最大的优点是对路况要求不高,在不连续的地形条件下具有很大优势,运动灵活,适应复杂地形的能力强,这就决定了它具有独特的使用价值。
例如有些农业机械如果安装足式机械底盘,就能够适应旱地,水田,梯田等不同环境,有些矿山机械如安装行走机械底盘,其适应松软路面,大坡度路面的能力就会增强宇航方面,为星球探测机器人安装上“足”,必将大幅度增强其在星球上的移动能力战场上的应用,运输侦察排雷等危险及特殊环境下的作业,反恐中的排雷排爆,星球表面的探测,地震等引发的灾后搜救,核工业中放射性原料的运输处理等,狭小空间下的作业,废墟山洞的探测,管道检测维修等娱乐服务导盲等,在日常生活中足式行走假肢也有很大的应用前景。
总之,四足机器人具有广阔的应用场合,而目前的相关技术还不成熟,足式行走机构难以发挥其特殊的作用。
因此,开展足式行走机构相关技术的研究具有重大的现实意义。
.行走机构研究的历史与现状年,.麦吉和.弗兰克在南加州大学设计了以“加利福尼亚马”而闻名的四足步行机械。
用电马达驱动的这种机械系统,各脚都有两个活动度髋关节和膝关节,而四个髋关节的横向都具有个被动自由度。
