液压六足机器人动力机构的负载匹配及联合仿真研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiexiangjun
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随着机器人领域及仿生领域的不断发展,大型液压仿生六足机器人也正广泛应用于军事、民用、救灾、娱乐等多种领域,这也就对六足机器人的性能提出了更高的要求,而电液伺服动力机构作为六足机器人各关节的驱动单元,其性能也即决定着六足机器人能否在完成各工况运动的前提下,还能保证系统的稳定性和节能性。因此本文将基于六足机器人各工况下的关节运动分析,对其动力机构进行深入的负载匹配研究,并搭建联合仿真及实验平台,完成负载匹配的仿真和实验验证。对六足机器人的机械机构以及液压系统进行了精确的建模。确定仿昆虫串联式结构以及腿长比例参数,完成整机三维建模;设计阀控非对称缸液压伺服系统,建立考虑液压缸的运动方向数学模型,推导出了阀控非对称缸的传递函数,并通过数学模型分析了阀控非对称缸的压力特性,为液压系统仿真提供了理论依据。建立了低冲击的足端轨迹模型、运动学模型以及Adams的仿真模型,在此基础上对六足机器人平地行走、跨越障碍、斜坡行走等工况进行了步态仿真分析,获取了六足机器人的关节轨迹模型,为负载匹配提供数据模型。基于各工况下的关节轨迹模型,分析确定动力机构的最低要求,根据关节空间和驱动空间的转化,建立液压仿生六足机器人的动力机构的负载轨迹模型,结合最优负载匹配方法,完成各动力机构的负载匹配模型,并最终确定动力机构的负载匹配参数。根据动力机构的负载匹配,建立基于Amesim和Adams的联合仿真模型,验证低冲击的足端轨迹模型的正确性,并通过得出的液压缸的压力、流量曲线,计算出液压系统的节流损失,验证了动力机构的负载匹配可在满足六足机器人的基本运动前提下还能一定程度上提高系统效率。最终根据建立的大型液压仿生六足机器人实验样机模型,实验得出六足机器人各工况下的液压缸跟随特性曲线,再次验证了负载匹配的正确性。
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