六足移动机器人的仿生机构设计与运动学分析

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六足仿生机器人具有灵活性高、越障能力强的特点,相比轮式和履带式机器人可以更好的适应复杂路面,在崎岖地形具有优越的通过性,使其在侦察、救援等诸多领域存在广阔的应用前景。本文在河北省自然科学基金(E2014202154)和机器人技术与系统国家重点实验室开放研究项目(SKLRS-2013-ZD-04)的支持下,重点针对六足仿生机器人的结构开展了深入研究。主要创新性工作和成果如下:1.搭建了六足昆虫仿生观测实验平台,选取蚂蚁和甲虫等典型生物为观测对象,研究了不同六足纲昆虫结构及运动姿态的共性和特性,为六足仿生机器人结构设计与运动控制奠定了基础。2.基于六足昆虫仿生观测实验数据,综合昆虫身体结构、行走机理和机器人足端工作空间及整体稳定性等运动性能,设计优化了机器人的单腿和机体结构,完成关键部件选型,构建了一种新型六足仿生机器人。3.针对设计的六足仿生机器人开展了运动学分析,建立了其串、并联机构的运动学模型,采用虚拟样机技术检验运动学模型,并模拟了机器人姿态调整和三角步态行走,验证了运动学模型的正确性和驱动系统选型及设计的合理性。4.搭建了六足仿生机器人实验平台,针对机器人的整体协调能力和行走稳定性能开展了单足、整机运动和三角步态行走实验,对比仿真分析结果,验证了六足仿生机器人设计的合理性与理论分析的准确性。
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