【毕业设计】四足机器人行走运动平台结构设计.docx

重庆大学本科学生毕业设计（论文）四足机器人行走运动平台结构设计学 生： 学 号： 指导教师： 专 业：机械设计制造及其自动化重庆大学机械工程学院二O一五年六月摘 要四足机器人拥有其他形式的机器人无法企及的优点，其出众的稳定性、灵活性、鲁棒性引起了国内外研究人员的关注。本文选择闭环步进电机作为机器人的驱动源，设计出一种新型的基于双自由度五杆机构的关节式四足机器人。本文的主要内容有：在传统步行机构分析的基础上，提出将五杆机构利用在机器人腿部的思路，对五杆机构的运动学、设计注意事项等进行了详细的分析。利用五杆机构多变的连杆曲线拟合动物的足端轨迹。结合猎豹的解剖学数据，确定机器人部件的大致尺寸。根据猎豹的足端轨迹，利用MATLAB软件，编写出计算最优杆长的程序，确定各个节段的具体数据并且做出摆动仿真动画。分析研究了四足动物的运动步态，提出子步态的概念；利用ADAMS软件作出简化的仿生四足机器人运动模型，并且求出在行走步态中，各条腿部的足端接触力和电机驱动力矩。得出研究结论，并提出模型改进方案。关键词：四足仿生机器人，五杆机构，杆长优化，动力学分析ABSTRACTThe quadruped robot has many advantages over other kinds of robots. The researchers through the world have much interest in them because of their excellent stability, flexibility and robustness.This paper selects the step-motor as driver and designs a new articulated quadruped robot based on the two DOF five bar linkage mechanism. The main task of the paper is: The idea that designing the quadruped on the basis of 2 DOF five bar linkage mechanism is raised adapted by the former research. In addition, this paper analyzes the motion and attention when design the linkage mechanism. The linkage trace is formed on the images of frames of the films about the cheetah. Based on the anatomy measurements of cheetah, this paper determines the optimized structural parameters of the model by MATLAB program and draws the simulation animation.This paper also studies the gait of the quadruped animals and raises the concept of sub-gait. With the ADAMS, we simplify the robot model and calculate the contact force and torque of the motor. Finally, we draw the conclusion and raise the improvements about the model.Key words：bio-inspired quadruped robot, quadruped robot, length optimization, dynamic simulation目录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 课题研究背景11.2 四足机器人研究现状11.2.1 国外研究现状11.2.2 国内研究现状51.3 四足机器人关键问题综述71.4 论文研究内容82 四足仿生机器人步行机构方案设计92.1 引言92.2 步行机构方案比较92.2.1 开环关节连杆机构92.2.2 闭环平面机构102.3 机构的比较和选择112.4 五杆机构的选型112.5 重要零部件的选择和装配132.5.1 重要零部件的选用132.5.2 电机的装配142.6 本章小结153 四足仿生机器人运动学分析和尺寸优化163.1 引言163.2 四足机器人的结构模型163.3 五杆机构运动学分析17