四足机器人不同腿部构型及其应用场景分析

近几年,四足机器人技术得到了迅猛发展,其运动形式具有明显的非连续支撑特点,能够跨越崎岖复杂的地形,具备在复杂环境中应用的潜力,兼顾灵活性、多地形自适应等特点,实用性和适用性更好。四足机器人采用四足交替落地,通过不同数量足端的支撑及落地点的规划及不同的腿部构型布置,可形成全肘式、全膝式、前肘后膝式、前膝后肘式四种不同腿部构型,可完成行走、奔跑、攀爬等多种行走方式,在多场景应用中发挥着绝对优势。文章分析了四足机器人的应用优势,梳理了四足机器人的机械腿的结构组成方式和腿部构型,基于其腿部构型对应用场景进行了分析。

含有复合铰链的闭链八连杆足式机器人设计与分析

针对八连杆机器人腿部构型数学模型参数多和建模分层复杂的不足,提出了一种含有复合铰链的最简八连杆腿部机构。在保持闭环运动链特性的情况下,对一般八杆运动链进行局部收缩,得到了最简八杆运动链;以其中一种最简八连杆机构为基础构型,进行了机器人腿部机构设计。采用末端轨迹曲线任务点法对腿部构型进行尺寸计算,并利用矢量环法对确定参数的腿部机构进行了运动学分析。建立机器人整机仿真模型,基于Adams软件,采用对角小跑步态进行了典型地面环境的行走仿真分析。在此基础上搭建一台样机,在实际路面上进行适应性行走测试,验证了该构型的可行性,同时证实了最简八连杆机构数学参数少和分层简单的优点。

剪叉可展机构腿的步行机设计及性能分析

从可展开的剪叉状连杆单元入手,利用其运动特性进行了步行机腿的构型设计,并就可展单元结构进行了物理性能分析,确定了步行机可展单元腿的基本构型;进行了可展机构腿的运动学分析,采用矢量法求解了腿部运动学正解,并给出了正解的解析表达式;同时与一般单开链两自由度连杆机构腿对比进行了承载能力分析,说明可展机构腿在行走作业时具有良好的克服非结构化路面的潜能以及良好的步态遍历性;根据运动学给出了腿部的工作空间,分析了工作空间内的力学分布情况;以四足步行机为例,进行了腿的尺度设计,给出了一种可展机构腿的整机实例。