四足行走机构

1、小组成员：何燕飞、郑义、陈斌、周鹏、陈海云班级：机越一班指导老师：李军、方轶琉时间：2015.7.6 我们小组研究的机构是：机器人的四足行走机构 1.中心要求是能够平稳行走，具体能够在凹凸不平的路况下稳健行走 2.根据四足生物的步态设计四足机器人的四足行走机构的步态 3.具有一定的承载能力，在本小组的设计中，该四足机构可以承受大约60kg的重量 4.较为容易控制，行走步态稳定简单1.机器人的四足行走机构资料的查阅、分析2.单腿结构的分析及选择3.平面几何方法进行轮腿的运动轨迹和尺寸设计、关节角的大致计算（杆机构的运动曲线）4.获取摩擦力的方式选择、设计重心的前移方案、机构传动运动原理的选择5.

2、机构平稳行走计算检验、停止与运动的转换平稳性检验和适当地修改6.机构运行的反馈设计，对不平整地形做出对应反应 ，调节机构运动7.用CATIA画出机构的三维图形，尽量做出动画，后期设想仿真验证8.四足行走机构的运动原理的确定（动力学的初略分析 ）9.优化结构设计10.再次进行机构可行性、稳定性和动力学的分析，验证想法的可行性 1.本结构的一条腿有两个电机做为原动件，可以组合变化，具有较好的灵活 设计性，可以利用组合变化得到不同的步态。2.平行四边形结构在重心前移和行走过程中，机箱和货物的重心的水平高度不发生变化，极大可能地保障了机箱的平稳性。3.本结构有两个平行四边形连杆机构组成，一个作为主动件

3、，带动机构的行走运动，另一个在接触地面时起缓冲减震和反馈地面路况，迫使机构做出相应动作，从而达到平稳行走的目的。4.内膝肘式四腿设计可以平衡水平方向的力，地面经提供竖直方向的支持力，可以避免机构因水平受力不均匀而引起的震荡。5.小腿靠近脚掌一部分设计为阻尼压缩杆，可以起到平稳减震的效果。6.脚掌部分由软组织材料构成，在凹凸不平的路况上可以起到减震缓冲的效果。7.由转动副连接而成的连杆机构之间是面接触，这种连杆机构能够实现特定种运动规律和运动轨迹曲线。 8.在动力学分析时，有两个平行四边形机构它们相互约束，改变了平行四边形部分易变形的特征，可以承受一定的重量。9.该四足行走机构高度小于700mm

4、，腿的重心较低，即使受机箱重量的影响，整个结构也有较低的重心，不易失稳，有助于稳定性的提高。 由于机器人的腿部结构一般都采用平面连杆机构且使用相同的材料制成，可以把它们看作是均质等截面的细线，忽略驱动关节的质量和长度，利用工程力学中求重心的组合法来求得机器人腿部重心在机身坐标系中的坐标，公式如下：整体机构重心计算：整体机构重心计算：机构退步重心计算：机构退步重心计算： 四足步行机器人的步行运动由两种步态方式：静态步态和动态步态。 静态步态是指：机器人在步行过程中始终满足静力学条件，即机器人重心始终落在支持地面几只脚所围成的多边形内。 动态步态是：机器人在行走过程中重心有时会落在支持地面几只脚所

5、围成的多边形外的运动步态，动态步态正是利用这种重心超出多边形面积外而向前产生倾倒的分力作为步行的动力。一条腿运动，其他三条腿支撑一条腿运动，其他三条腿支撑协助前行的静态稳定步态协助前行的静态稳定步态可知內膝肘式的两力FR1和FR2在水平方向的分力可以相互抵消，只剩下竖直方向的支持力，支持机构的直立。与之相比外膝肘式的结构则，因为平行四边形易变形的特点而发生一定的弯曲。存在的问题：连杆机构的运动轨迹规划不完善，不会电脑软件程序规划各部分轨迹。动力学分析简陋，知识面的缺陷，各参数的计算不准确。未进行仿真验证，只是理论性的分析。未来展望：将 CATIA 软件建立的三维模型，导入到 ADAMS 软件环境下进行三维动态运动仿真，得到的虚拟条件下的运动学数据曲线，与试验数据曲线吻合，由此验证了虚拟样机模型的正确性。 由已知的四杆机构基本尺寸、足端运动轨迹及其水平、竖直位移曲线，会利用电脑软件程序算出机构各部分的运动轨迹，从