仿青蛙變體移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn).x課件

仿青蛙變體移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)近年來,仿生機(jī)器人一直是前沿領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。為了深入探索復(fù)雜的不可預(yù)測的環(huán)境,就有必要利用移動(dòng)能力和環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的機(jī)器人來代替人類執(zhí)行任務(wù)。青蛙爆發(fā)性強(qiáng),可以輕松越過障礙物或溝渠,并且水陸兩棲的生物特性使其具備了超越很多生物的環(huán)境適應(yīng)能力。因此本文基于對(duì)青蛙優(yōu)異的兩棲運(yùn)動(dòng)能力的研究,設(shè)計(jì)了一種可以實(shí)現(xiàn)陸地跳躍模式和水中蛙泳模式轉(zhuǎn)換的雙模式仿青蛙變體移動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì)。首先,設(shè)計(jì)適用于機(jī)器人兩棲運(yùn)動(dòng)模式的跳躍執(zhí)行機(jī)構(gòu)、觸發(fā)機(jī)構(gòu)、復(fù)位機(jī)構(gòu)、變體機(jī)構(gòu)等可行有效的機(jī)構(gòu)方案,并對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的論證與計(jì)算,使整體方案具備較好的可行性。然后,建立各構(gòu)件的實(shí)體模型,在Pro/E中通過虛擬裝配對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化;建立跳躍執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,通過MATLAB仿真出蛙腿的跳躍軌跡;對(duì)機(jī)器人整體模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真,模擬仿青蛙變體移動(dòng)機(jī)器人循環(huán)周期的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),檢驗(yàn)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)軌跡。接著,基于ANSYS有限元分析方法,對(duì)仿青蛙變體移動(dòng)機(jī)器人重要部件進(jìn)行有限元分析獲得光軸的位移、應(yīng)力、應(yīng)變?cè)茍D,對(duì)機(jī)器人柔性腳通過模態(tài)分析,避免固有頻率與機(jī)器人工作頻率相近而產(chǎn)生的共振,在減少?zèng)_擊的同時(shí),還能儲(chǔ)存能量,用于下一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期。最后,基于機(jī)器人跳躍執(zhí)行機(jī)構(gòu)的幾何形狀、內(nèi)部自由度數(shù)以及腿部與機(jī)器人軀干的連接關(guān)系,將機(jī)器人模型簡化為由小腿、大腿和軀干組成的動(dòng)力學(xué)模型,建立了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和Lagrange動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果證明機(jī)器人質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)軌跡和各關(guān)節(jié)角的變化軌跡與生物青蛙的