人形機器人并聯(lián)仿生踝關節(jié)性能分析與實驗研究.pdf

1、關節(jié)是人形機器人的重要組成部分，其性能直接決定了人形機器人的整體性能。踝關節(jié)是人形機器人既穩(wěn)定又靈活的承重關節(jié)，是人形機器人與地面接觸的樞紐。本文以人形機器人的踝關節(jié)為研究對象，以少自由度球面并聯(lián)機構(gòu)為原型，對人形機器人踝關節(jié)開展構(gòu)型設計、性能分析、仿生設計以及功能實驗等研究工作。主要內(nèi)容如下：
　　依據(jù)仿生設計原則，在保留原UP+R+S構(gòu)型仿生踝關節(jié)機構(gòu)的大剛度、靜力卸載等優(yōu)點條件下，對原有UP+R+S構(gòu)型機構(gòu)進行改造，提出四種

2、新的仿生踝關節(jié)機構(gòu)構(gòu)型方案，并綜合出新構(gòu)型方案對應的兩自由度球面并聯(lián)機構(gòu)；選擇其中一個構(gòu)型進行后續(xù)的開發(fā)研究，求解了所選構(gòu)型機構(gòu)的位置正反解和雅可比矩陣，并運用MATLAB與 ADAMS對位置反解的正確性進行驗證；采用加速度為對稱連續(xù)函數(shù)的軌跡規(guī)劃方法在關節(jié)空間對仿生踝關節(jié)機構(gòu)進行軌跡規(guī)劃。
　　求解了仿生踝關節(jié)機構(gòu)各運動部件的角速度、質(zhì)心線速度以及旁支鏈中拉桿的姿態(tài)角；提出一種基于SolidWorks裝配體環(huán)境的求取初始位姿狀態(tài)

3、下各運動部件相對于質(zhì)心坐標系慣性張量的方法；基于Lagrange方程，建立了仿生踝關節(jié)機構(gòu)的動力學方程，結(jié)合虛功原理，求取了驅(qū)動關節(jié)處的驅(qū)動力；運用MATLAB對驅(qū)動力進行數(shù)值計算，并將計算結(jié)果與 ADAMS中的仿真結(jié)果進行對比，驗證了動力學模型的正確性。
　　對仿生踝關節(jié)驅(qū)動單元樣式和型號進行選取，完成支撐球鉸與動平臺、彎弧支撐及夾持機構(gòu)以及旁支鏈等關鍵零部件的結(jié)構(gòu)設計；進行樣機整體建模，確定各零部件具體尺寸參數(shù)；規(guī)劃各零部件的