毕业设计论文--六足机器人(6)

2020-02-21 23:00

山东科技大学学士学位论文

大,这样就定DE部分是原长的1.5倍。

从角度对照表和上图的两视图可以看出,当D点在做直线运动时,E点有复现轨迹的趋势。当4杆的旋转角度在80°左右时,E点走近似直线轨迹。行走主要是利用直线轨迹,运动方案的控制利用抬起的轨迹曲线。

图2.3.8轨迹2提供的关于运动的参数: 步长:8.6mm 步高:34.6mm 旋转臂距地面:26.4mm 2.3.5设计校核

图2.3.9旋转平面图

仅验算参数2,但腿向正前方伸直时: (23+3-6)+12+58+20≤115

其中58mm由图2.3.8轨迹2得到,20mm是伸出臂的宽度。

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2.3.6可运动分析

自由度计算机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称为机构的自由度。

图2.3.10机构分析图

自由度计算公式:

F=3n-(2PL+PN) 式中: n 活动构件数目 PL 低副数目 PN 高副数目

本机构中,A.B.C.D都是移动副,活动构件n=3n 机构自由度: F=3×3-(2×4+0)=1

该四杆机构能够实现自身的运动,只要各项指标达到设计要求,应该能够实现设计的运动。

2.3.7 六足机器人三角步态的稳定性分析

如图2.3.11所示:点A、B、C分别是六足机器人的左前腿、右中腿、

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左后腿在地面上的支撑点。三角形ABC是由三条支撑腿所构成的一组支撑三角形。取机器人本体的重心O为坐标原点,Y的正方向为机器人的前进方向,设支撑点A、B、C的水平坐标分别为A(XA ,YA)、B(xB,yB)、C(xC,yC),各点的z坐标都相同,点A'、B'、C'是机器人重心到支撑三角形各边的垂足点,d1、d2、d3是重心到各边的相应的距离。

直线AB的方程为:

yA?yBy?(x?xA)?yA

xA?xB

图2.3.11 三角步态稳定裕量计算图 斜率

yA?yB KAB?xA?xB则直线OA’的斜率

KOA'xA?xB?yB?yA

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其直线方程为:

xA?xBy?x,以上两直线AB和OA

yA?yB的坐标为

的交点A’

?(xAyB?yAxB)(yB?yA)(xAyB?yAxB)(xA?xB)?A??22dABdAB??' 式中d2AB是线段AB距离的平方。 线段OA‘长:

22d?x?y 1A'A'同理可得d2、d3。

则六足机器人以三角步态行走时,其最小稳定裕量判据为: d= min(d1,d2,d3) 2.3.8倒立摆模型

由于本文所设计的机器人采用三角步态,在任何时刻,同组的三条腿一起运动,三条腿的动作几乎完全一致,可以等效为一条腿,其模型如图2.3.12所示。

图2.3.12 六足机器人腿的倒立摆运动模型

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为了便于分析,本文假定机器人的质量集中于腿(连杆)的一端,并且机器人的腿(连杆)不计质量。如图2.3.12所示:M是作用在机器人上面的驱动力矩,Fx和Fy,是地面作用于机器人支撑腿上的反作用力,g是重力加速度,l是腿(连杆)长,θ是机器人支撑腿与地面在水平方向上的夹由角,此得出下式

???mx?Fx????my?Fy?mg? (1)

????I??Fxsin??Fylcos??M??x?lcos?式中:?代入式(1)并化简可以得到如下式所示的机器

y?lsinq??人运动数学模型

I?lsin?lcos????mlsin??10???01???mlcos??M? ????????????Fx????mlcos??2???????Fy???mlsin??2?mg?????由此模型可以得到如图2.3.13、2.3.14所示的机器人在行走时腿和地面的接触力的仿真结果。

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