小型四足机器人的机械设计与仿真
图3.6 导入后的模型
B.定义实体类型
将类型定义为solid——Brick 8node 45,如图3.7所示：
图3.7 定义模型类型
C.定义实体材料特性
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在Material Model——Structural——Linear——Elastic——Isotropic下面输入材料的弹性模量与泊松比，分别为68.9Gpa和0.33，如图3.8所示：
图3.8 定义材料特性
D.加约束与载荷
在load菜单下分别加上约束与载荷，具体情况如图3.9所示：
图3.9 加载后的实体
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E.求解
点击solve菜单下的求解命令，得出结果，ANSYS的求解功能非常强大，.可以得到很多分析图，这里只取对本课题有研究价值的分析图，如图3.10和图3.11所示：
由分析图可见：
腿部受到的最大应力为10.122KPa； 最大挠度为2.61e-9mm； 查表得：
6061铝合金的极限抗拉强度为124 MPa； 受拉屈服强度 55.2 MPa； 延伸率25.0 % ； 弹性系数68.9 GPa ； 弯曲极限强度228 MPa ；
图3.10 总体应力分布图
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图3.11 受力变形视角二
疲劳强度 62.1 MPa， 由此可见：
在应力方面，10.029KPa<<1MPa,所以此设计可行，
在变形方面，1.27e-9mm的挠度也可以忽略其对机器狗整体行走的影响，所以厚度h=1mm， L1=32.46mm，L2=37.54mm，这个方案可行。
3.3本章小节
本章主要介绍了用matlab对腿部尺寸进行优化，归纳总结使用MATLAB 软件求解的过程和经验分析后得知,求解时的一般步骤:
(1) 判断优化问题的类型。分析时要区分: ①单目标与多目标问题; ②线性与非线性问题; ③是否为线性规划问题等几种情况。 (2) 根据优化问题的类型来选定优化函数。 (3) 为优化模块fmincon 提供输入参数。
(4) 根据目标函数的性态,预设优化选项,即options 的设置。
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(5) 在所有的输入参数定义后,调用优化函数进行优化程序调试。
(6) 根据优化过程的具体提示信息,修改优化选项的设置,直到达到满足优化函数
fmincon 所需的优化条件为止。
对于优化后的腿部，由于厚度较薄，所以对其进行验证，使用ANSYS很好的解 决了这个问题，对其进行了验证，最后方案可行。
对于优化好的腿部，下一章将对整个机器狗进行三维造型。
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