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文檔簡介

仿蝗蟲彈跳機器人的設計及動態性能分析彈跳運動因其著地點的非連續性、高動態性以及強大的越障性能使得彈跳機器人擁有極強的運動能力,非常適用于軍事行動、考古研究、星際探索和災后搜救等地勢復雜的領域。本文以蝗蟲為仿生原型,建立仿蝗蟲彈跳機器人的結構模型,并對其動態性能進行了研究,為實現高性能的仿蝗蟲彈跳機器人奠定基礎。(1)基于對蝗蟲的生理結構及其彈跳腿的組成,通過對比分析幾種不同驅動方式的優缺點確定了仿蝗蟲機器人的彈跳機構動力源結構,并分別建立了兩代仿蝗蟲彈跳機器人的結構模型,通過分析和比較確定了最終研究的機器人結構方案。(2)依據實際情況中蝗蟲的運動特性,對仿蝗蟲彈跳機器人實現的運動過程進行了分析。運用D-H方法進行了運動學分析得到機器人相關運動學參數,同時采用拉格朗日法對機器人進行了動力學分析,得到關節力矩關系,并給出仿蝗蟲彈跳機器人的起跳判斷依據。(3)基于ADAMS虛擬樣機仿真軟件建立機器人的樣機仿真模型,分別對機器人的行走過程和彈跳過程進行了仿真,驗證了仿蝗蟲彈跳機器人機體結構的可靠性。同時分析了不同摩擦系數對機器人行走及彈跳運動的影響,并為仿蝗蟲彈跳機器人物理樣機的制作和材料的選擇提供了理論基礎。(4)以彈跳腿的蓄能彈簧變形量最大為優化目標,運用信賴域優化算法對彈跳腿的結構參數進行了優化設計,從而得到更合理的結構尺寸以及更優越的彈跳性能。同時將其在彈跳階段的運動性能與優化前對比分析,驗證優化的合理性。本課題通過對仿蝗蟲彈跳機器人的機構模型、運動學和動力學模型、運動仿真及其結構參數優化的研究,得到合理的機器人機械結

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