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经过近五十年的发展,六足机器人已经成为一个种类多样,数量巨大的多足机器人机型。然而,在现有的多数六足机器人中,其部分或者全部驱动器会随着机械腿摆动而摆动,不易防护,使得六足机器人在面向高湿、高温及强辐射等恶劣环境作业时,故障率较高、可靠性较低,难以实现代替人执行危险任务的目标。由于在工程应用中,驱动器及其附件在恶劣环境中常用的防护方式为遮挡和隔离。为了使驱动器及其附件易于防护,将机械腿的驱动副设计为转动副或移动副,并使其与机架直接相连以使与其相连的驱动器及驱动器附件可固定于机架上,称这种机械腿为易防护机械腿。本文对易防护机械腿六足机器人的机构学进行了深入的研究。利用G_F集(Generalized function set)理论系统分析了多足机器人机械腿机构和踝关节的运动特征及自由度组成,设计了易防护机械腿的机构布局和两种易防护机械腿机构的组成方案。提出了六足机器人易防护机械腿机型综合原则和有效性判定方法;综合出了多种满足行走要求的被动三自由度行走机构,并确定了行走机构的运动输入点及输入运动特征;综合出了15类并联驱动的串并混联易防护机械腿机构和8类并联易防护机械腿机构;通过分析与评估选取了易防护机械腿机构的实施方案。建立了易防护机械腿机构的位置反解模型,利用边界搜索法绘制了足端的三维工作空间图,建立了机械腿机构的雅克比矩阵、海森矩阵和驱动静力学模型,基于线性空间理论求解了驱动机构的约束雅克比矩阵,分析了驱动机构和行走机构末端构件的速度和角速度之间的伴随关系;利用虚功原理建立了机械腿机构的动力学模型。通过仿真验证了所建立的理论模型的正确性。基于仿生学原理给出了五种六足机器人整机构型,并对比分析了各构型的特点。利用闭环矢量链法建立了易防护机械腿六足机器人的支撑腿运动输入和机身运动输出之间的传递关系,对各支撑腿和摆动腿进行了速度、加速度分析,给出了各支撑腿和摆动腿中组成构件质心点的速度和加速度公式。分别对机器人各支撑腿和摆动腿进行了动力学分析,建立了各支撑腿和摆动腿的动力学模型。然后,对该六足机器人的整机运动学和力学的理论和仿真模型进行对比分析,验证理论模型的正确性。定义了驱动机构的工作空间评价指标和机械腿机构的运动学、静力学性能评价指标;对机械腿机构的几何参数进行了多目标优选;然后,建立了六足机器人整机动力学模型,对六足机器人的驱动参数进行了预估;基于机械腿机构的几何参数和六足机器人的驱动参数,设计了一种六足机器人并完成了其试验样机研制。定义了六足机器人的稳定性评价指标,分析了六足机器人在三足、四足及五足步态下行走时的稳定性;然后,对六足机器人在跨越沟渠、凸起物、台阶面三种障碍物时的步态进行了规划,建立了沟渠宽度与跨沟步态之间的关系,给出了六足机器人在爬楼梯步态中在步态调整阶段的步态参数计算公式。本文的研究内容为该易防护机械腿六足机器人的开发与实际应用奠定了理论基础,对扩大六足机器人的应用领域具有重要的意义。