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文档简介

仿青蛙变体移动机器人的设计与实验近年来,仿生机器人一直是前沿领域研究的热点。为了深入探索复杂的不可预测的环境,就有必要利用移动能力和环境适应能力强的机器人来代替人类执行任务。青蛙爆发性强,可以轻松越过障碍物或沟渠,并且水陆两栖的生物特性使其具备了超越很多生物的环境适应能力。因此本文基于对青蛙优异的两栖运动能力的研究,设计了一种可以实现陆地跳跃模式和水中蛙泳模式转换的双模式仿青蛙变体移动机器人设计。首先,设计适用于机器人两栖运动模式的跳跃执行机构、触发机构、复位机构、变体机构等可行有效的机构方案,并对其进行详细的论证与计算,使整体方案具备较好的可行性。然后,建立各构件的实体模型,在Pro/E中通过虚拟装配对设计方案进一步改进和优化;建立跳跃执行机构的运动学方程,通过MATLAB仿真出蛙腿的跳跃轨迹;对机器人整体模型进行运动学分析与仿真,模拟仿青蛙变体移动机器人循环周期的运动状态,检验质心运动轨迹。接着,基于ANSYS有限元分析方法,对仿青蛙变体移动机器人重要部件进行有限元分析获得光轴的位移、应力、应变云图,对机器人柔性脚通过模态分析,避免固有频率与机器人工作频率相近而产生的共振,在减少冲击的同时,还能储存能量,用于下一个运动周期。最后,基于机器人跳跃执行机构的几何形状、内部自由度数以及腿部与机器人躯干的连接关系,将机器人模型简化为由小腿、大腿和躯干组成的动力学模型,建立了机器人的运动学模型和Lagrange动力学模型,并对模型进行仿真验证。仿真结果证明机器人质心的运动轨迹和各关节角的变化轨迹与生物青蛙的

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