类人型机器人研究是一门综合性很强的学科,代表着一个国家的高科技发展水平.双足步行机器人的研究不仅具有很高的学术价值,而且具有相当高的应用意义.双足步行机器人是一个多变量、强耦合、非线性和变结构的复杂动力学系统,其稳定性具有时变性和静不定性.该论文采用虚拟样机技术来对双足步行机器人进行研究.该文主要针对双足机器人进行运动学、动力学建模,并采用虚拟样机技术对双足步行机器人的直线行走进行了运动学与动力学研究,并对机器人本体结构进行有限元分析.首先设计双足步行机器人本体结构.根据空间坐标变换和机器人运动学的基本原理,在确立了机器人的自由度和关节形式之后利用D-H矩阵对该机器人进行了正逆运动学分析.根据结构特性建立了双足步行机器人动力学数学模型,并利用Pro/E建立了三维样机模型,然后在ADAMS中进行运动学模型验证;最后在ADAMS中对虚拟样机模型进行了直线行走过程的步态规划和动力学仿真.ADAMS采用拉格朗日动力学方程,辅以刚性积分算法以及稀疏矩阵技术来求解模型.在进行仿真的过程中,可以进行动态仿真过程观察、模型更改以及仿真结果的处理工作.该文利用附加动力矩和实际可能提供力矩的关系提出了三种仿真改进方案,同时获得了双足机器人的行走速度.仿真结果的关节角运动曲线可以为实际运动提供依据,关节力矩曲线能为本体设计提供依据.最后根据虚拟样机仿真过程,可以获得大腿、小腿和U型叉的约束条件以及受力状况,从而对大腿和小腿进行模态分析,以及对U型叉进行应力分析并且提出结构的合理改进.通过以上各个步骤的工作,最终完成了新型双足机器人的虚拟样机设计.