仿蛙彈跳機(jī)器人的軌跡規(guī)劃及落地穩(wěn)定性分析.x課件

仿蛙彈跳機(jī)器人的軌跡規(guī)劃及落地穩(wěn)定性分析在平坦的地面,移動(dòng)機(jī)器人工作表現(xiàn)良好,但跨越障礙的能力較差,因此受地形方面的限制較大。而彈跳機(jī)器人具有很好的跨越能力,能夠越過等同自己身體幾倍到幾十倍的物體,而且彈跳反應(yīng)用時(shí)少,彈跳能力強(qiáng),大大提升了機(jī)器人的應(yīng)變能力,使其應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境的能力大大增強(qiáng),而且其在太空探索中優(yōu)勢(shì)明顯,因而具有廣闊的應(yīng)用前景。本文基于國(guó)內(nèi)外仿生彈跳機(jī)器人的研究現(xiàn)狀,通過理論分析和虛擬樣機(jī)驗(yàn)證,對(duì)仿蛙彈跳機(jī)器人進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)、軌跡規(guī)劃以及落地穩(wěn)定性分析,主要成果如下:1)根據(jù)青蛙四肢各個(gè)關(guān)節(jié)的尺寸比重及活動(dòng)區(qū)域,構(gòu)建出仿蛙彈跳機(jī)器人結(jié)構(gòu)模型,以液壓缸為驅(qū)動(dòng)原件,可以根據(jù)情況通過調(diào)節(jié)液壓缸來調(diào)節(jié)彈跳高度以適應(yīng)不同的地形條件。2)根根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型研究機(jī)器人的每個(gè)關(guān)節(jié)角度與機(jī)器人位姿的關(guān)系,運(yùn)用D-H理論進(jìn)行正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。采用第二類Lagrange法對(duì)仿蛙彈跳機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,建立三個(gè)階段的動(dòng)力學(xué)方程。分析主被動(dòng)關(guān)節(jié)間動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng),通過動(dòng)力學(xué)分析可以在已知機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)律的情況下,求解出液壓缸的輸出力,為后續(xù)仿蛙彈跳機(jī)器人的控制系統(tǒng)研究打下了良好的基礎(chǔ)。3)選用蟻群優(yōu)化算法對(duì)仿蛙彈跳機(jī)器人進(jìn)行軌跡的規(guī)劃,在Pro/E環(huán)境下建立仿蛙彈跳機(jī)器人的三維模型,然后導(dǎo)入ADAMS軟件并利用軌跡規(guī)劃得到的關(guān)節(jié)路徑曲線對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真;再把仿真實(shí)驗(yàn)過程中獲得的每個(gè)關(guān)節(jié)處的力矩?cái)?shù)據(jù)與MATLAB仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,從運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度來驗(yàn)證軌跡規(guī)劃的正確性。4)建立仿蛙彈跳機(jī)器人的彈簧-雙質(zhì)量模型,考慮青蛙踝關(guān)節(jié)力矩的作用,得到了其動(dòng)態(tài)穩(wěn)定區(qū)域前、后邊界穩(wěn)定裕量的表達(dá)式。結(jié)合青蛙落地階段的觸地速度與其質(zhì)心初始位