新型仿生猎豹机器人的机构设计与功能仿真

设计了一款新型仿生猎豹机器人的机械运动结构,该结构设计采用汽油机提供原动力,通过液压系统驱动各个关节运动。并运用D-H齐次坐标变换矩阵建立其腿部关节的运动学方程。Pro/E软件建立猎豹机器人的三维模型。基于ADAMS虚拟样机技术对该仿生猎豹机器人进行了腿部关节的优化仿真设计,以及平面路面行走,奔跑跳跃障碍能力的仿真分析。仿真结果表明该仿生猎豹机器人机构设计合理,运动稳定可靠,具有直线、转弯行走能力和奔跑跳跃障碍能力好的特点。

基于动量控制的猎豹机器人疾驰步态分析

从运动节律和足部地面接触的逻辑关系出发,解析了猎豹机器人疾驰步态周期相序,分析了疾驰步态运动构件的运动节律。依此建立了以仿生猎豹前后质心的高度波动为特征的控制方法,其核心在于控制驱动相期间的动量特性。基于足部轨迹的多目标控制策略,建立了疾驰步态在驱动相的足部轨迹、前后质心速度和角速度的动力学控制模型。最后综合运动节律控制策略、腿部足部轨迹控制策略和躯干控制策略等,在Simulink/RecurDyn联合仿真实验中实现了猎豹机器人疾驰步态的完整周期过程。

仿猎豹四足机器人结构设计与分析

为满足四足机器人高速奔跑运动性能所要求的脊椎具有柔性和腿结构具有良好的缓冲性能要求,在仿猎豹四足机器人上设计了一种液压驱动的柔性脊椎和腿结构.该脊椎是变截面梁,中间有柔性.该腿结构有髋关节和膝关节,有3个自由度,髋关节有2个主动自由度,即侧摆自由度和俯仰自由度,膝关节具有被动的俯仰自由度.对该脊椎进行了力学分析,对该腿结构进行了刚度特性分析和运动学分析,并对机器人进行了Bound步态仿真.仿真结果表明,这种具有柔性脊椎和非线性刚度变化的腿结构的仿猎豹四足机器人,能够以Bound步态实现较快的稳定奔跑,且足端接触力较小,由此验证了柔性仿猎豹四足机器人脊椎和腿结构的设计是有效的.