基于ESP32的仿生四足机械狮子十二自由度结构设计研究.docx

基于ESP32的仿生四足机械狮子十二自由度结构设计研究

目录

内容综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.3研究内容与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

仿生学基础理论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

2.1仿生学的定义与发展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.2动物运动机制分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

2.3仿生机器人设计原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

狮子生物特征分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

3.1狮子的运动特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

3.2狮子行为习性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

3.3狮子生理结构特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

机械狮子设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

4.1机械结构设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

4.2运动控制需求分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

4.3驱动系统选择标准．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

机械狮子结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

5.1总体结构布局．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

5.1.1底座设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

5.1.2腿部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

5.1.3关节与连接方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

5.2关节设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

5.2.1关节类型与特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

5.2.2关节驱动方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

5.3驱动系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

5.3.1电机选型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

5.3.2传动机构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

5.4控制系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

5.4.1控制器选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

5.4.2传感器与执行器配置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

十二自由度结构实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

6.1自由度概念及分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

6.2十二自由度结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

6.2.1自由度分配策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

6.2.2关键自由度设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

仿生狮子运动学与动力学分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

7.1运动学模型构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．