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文档简介

仿蛙弹跳机器人的轨迹规划及落地稳定性分析在平坦的地面,移动机器人工作表现良好,但跨越障碍的能力较差,因此受地形方面的限制较大。而弹跳机器人具有很好的跨越能力,能够越过等同自己身体几倍到几十倍的物体,而且弹跳反应用时少,弹跳能力强,大大提升了机器人的应变能力,使其应对复杂环境的能力大大增强,而且其在太空探索中优势明显,因而具有广阔的应用前景。本文基于国内外仿生弹跳机器人的研究现状,通过理论分析和虚拟样机验证,对仿蛙弹跳机器人进行了结构设计、运动学和动力学、轨迹规划以及落地稳定性分析,主要成果如下:1)根据青蛙四肢各个关节的尺寸比重及活动区域,构建出仿蛙弹跳机器人结构模型,以液压缸为驱动原件,可以根据情况通过调节液压缸来调节弹跳高度以适应不同的地形条件。2)根根据机器人的运动学模型研究机器人的每个关节角度与机器人位姿的关系,运用D-H理论进行正运动学和逆运动学分析。采用第二类Lagrange法对仿蛙弹跳机器人进行动力学分析,建立三个阶段的动力学方程。分析主被动关节间动力学耦合效应,通过动力学分析可以在已知机器人运动规律的情况下,求解出液压缸的输出力,为后续仿蛙弹跳机器人的控制系统研究打下了良好的基础。3)选用蚁群优化算法对仿蛙弹跳机器人进行轨迹的规划,在Pro/E环境下建立仿蛙弹跳机器人的三维模型,然后导入ADAMS软件并利用轨迹规划得到的关节路径曲线对其进行运动仿真;再把仿真实验过程中获得的每个关节处的力矩数据与MATLAB仿真结果进行对比分析,从运动学和动力学角度来验证轨迹规划的正确性。4)建立仿蛙弹跳机器人的弹簧-双质量模型,考虑青蛙踝关节力矩的作用,得到了其动态稳定区域前、后边界稳定裕量的表达式。结合青蛙落地阶段的触地速度与其质心初始位

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