仿袋鼠跳躍機器人多剛體動力學研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、袋鼠跳躍具有速度快、立足面小、運動平穩(wěn)、能耗低等特點,特別適合在復雜地形和惡劣的環(huán)境中活動,因而仿袋鼠跳躍機器人在未來星際探索、軍事偵察等領域有著廣闊的應用前景。本文以研究符合袋鼠跳躍運動特征的機器人機構為目的,通過建立仿袋鼠機器人機構模型,進行仿袋鼠跳躍機器人機構的動力學研究,揭示了袋鼠的跳躍運動機理,驗證了跳躍機構模型的可行性。 本文首先在大量查閱和分析國內外有關袋鼠、仿生機器人和跳躍機器人研究文獻資料的基礎上,綜述了當前仿

2、生彈跳機器人的研究現狀。并分析了袋鼠生物體的結構和運動特點,研究了有關機器人多剛體動力學的分析方法。 其次,根據袋鼠的跳躍運動特點和肢體結構特征,提出了仿袋鼠機器人四剛體系統(tǒng)的單腿跳躍機構模型;分別就著地與騰空兩個階段,采用拉格朗日法,建立了相應的單腿跳躍機構分析模型和多體系統(tǒng)動力學方程,給出了相應兩個階段的機器人質心的運動學和關節(jié)驅動力矩的表達式;采用Matlab進行了相應動力學的仿真計算分析,獲得了機器人運動及動力特性的變化

3、規(guī)律。分析結果表明:跳躍機器人的踝關節(jié)是其在著地階段實現跳躍運動的關鍵,它的驅動力矩為最大,約為膝關節(jié)的2.5倍、髖關節(jié)的6倍;而髖關節(jié)和膝關節(jié)對機器人空中姿態(tài)起著主要調節(jié)作用,它們在騰空階段的驅動力矩遠大于踝關節(jié)的。這些結論對仿袋鼠跳躍機器人的設計具有參考價值。 再則,提出了仿袋鼠機器人落地沖擊階段的模型,并用拉格朗日法得到了此階段的系統(tǒng)動力學及動能變化方程,并通過對彈跳機器人跳躍運動關系的假設,進行機器人落地沖擊時的速度、能

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