仿蝎式复合机器人肢体协同技术研究_毕业论文.pdf

"仿蝎式复合机器人肢体协同技术研究" 一、仿蝎式复合机器人结构设计 仿蝎式复合机器人是一种集成移动机器人与工业机器人的新型机器人，其结构设计是本文的重点研究内容。本文采用 Solidworks 建立了机械腿、钳形机械臂和尾形机械臂的三维模型，并进行了必要的 Ansys 有限元应力分析。然后，采用 Matlab 对所设计的结构进行 DH 模型建立，通过正逆运动学分析解算复合机器人机械腿、钳形机械臂和尾形机械臂的逆运动学方程，建立整机的 DH 结构模型。 二、步态稳定性研究 为了提高复合机器人的步态稳定性，本文研究了稳定裕度理论，确定了两种工作阶段下的两种稳定步态，并用复合摆线轨迹对这两种步态进行轨迹规划，能够减小足端与地面的冲击，提高行走稳定性。然后，对机器人执行机构的轨迹进行优化分析，通过 Matlab 建立的 DH 模型，分别采用三次多项式和五次多项式进行轨迹规划，分析各个关节的角速度以及角加速度的变化，最终采用五次多项式对执行机构进行轨迹规划。 三、腿部末端与地面接触后的速度震荡问题 为了解决机器人在行走过程中腿部末端与地面接触后的速度震荡问题，本文提出了一种复合机器人腿部接触力优化的柔顺控制模型，通过 Adams 与 Simulink 联合仿真建立仿蝎式复合机器人的柔顺控制模型，分析仿真过程中各个接触点速度的变化，与传统的逆运动学控制模型进行对比，接触点的最大震荡速度由 3s下降到 2s，下降了 33%，复合机器人行走更加稳定。 四、实验验证 为了验证控制方案的有效性，本文搭建了仿蝎式复合机器人实验样机，首先对机器人的单腿控制进行简单测试，然后进行机器人在野外不平整地形下的运动稳定性试验，以躯干俯仰角、翻滚角作为机器人的稳定性能评价指标，经测试机器人的俯仰角和翻滚角都在±0.5°之间，满足机器人的运动稳定性要求，验证本文设计的仿蝎式复合机器人结构的合理性以及提出的柔顺控制方案的正确性。 五、结论 本文的研究成果对今后六足机器人的研制有一定的参考价值，对改善机器人足端的接触速度震荡问题有着一定的理论指导意义，该复合机器人有效提高了运动稳定性，同时成功解决了焦炉炉顶的测温问题，为焦炭生产提供了有力保障，具有重要的工程应用价值。