仿青蛙機(jī)器人跳躍之力學(xué)分析與軌跡優(yōu)化.x課件

仿青蛙機(jī)器人跳躍之力學(xué)分析與軌跡優(yōu)化目前,移動(dòng)機(jī)器人在社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。在松軟和不平坦的地面上,相比傳統(tǒng)的輪式機(jī)器人,具有高爆發(fā)力的仿青蛙機(jī)器人具有更好的移動(dòng)性能。在仿青蛙機(jī)器人跳躍研究過(guò)程中,動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制問(wèn)題是主要的挑戰(zhàn)。本文針對(duì)該問(wèn)題,根據(jù)實(shí)際作業(yè)需求,給仿青蛙機(jī)器人設(shè)計(jì)了不同的跳躍方案。基于遺傳算法,對(duì)仿青蛙機(jī)器人跳躍過(guò)程的關(guān)節(jié)軌跡進(jìn)行了優(yōu)化,得到了仿青蛙機(jī)器人最佳的跳高和跳遠(yuǎn)控制策略。結(jié)合力學(xué)分析,得到了影響仿青蛙機(jī)器人跳躍性能的主要因素,建立了能滿足在多種障礙下工作的仿青蛙機(jī)器人跳躍力學(xué)模型。本文從仿生學(xué)角度出發(fā),選擇具有優(yōu)秀跳躍性能和合理運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的青蛙作為研究對(duì)象,建立了平面連桿機(jī)構(gòu)仿青蛙機(jī)器人跳躍模型。在該模型的基礎(chǔ)上,對(duì)仿青蛙機(jī)器人在起跳和騰空階段的進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,研究了仿青蛙機(jī)器人在跳躍過(guò)程中各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡,質(zhì)心速度,質(zhì)心加速度和各關(guān)節(jié)扭矩之間的關(guān)系,建立了仿青蛙機(jī)器人在跳躍過(guò)程中各關(guān)節(jié)的動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)仿青蛙機(jī)器人在實(shí)際作業(yè)中的障礙種類,提出了跳高和跳遠(yuǎn)兩種跳躍方案?；谶z傳算法,分析了不同起跳時(shí)間下仿青蛙機(jī)器人的跳躍性能,同時(shí)在最佳起跳時(shí)間下,分析了仿青蛙機(jī)器人跳高和跳遠(yuǎn)指標(biāo)下的跳躍性能,得到了滿足不同跳躍指標(biāo)的各關(guān)節(jié)控制策略。結(jié)合Matlab仿真分析和已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了方案的正確性和可行性。結(jié)合矢量法和矩陣法分析可以簡(jiǎn)化仿青蛙機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的運(yùn)算。基于平面力系推導(dǎo)得到的動(dòng)力學(xué)方程結(jié)論,適用于任意空間坐標(biāo)系下的機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析。通過(guò)軌跡優(yōu)化得到的各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡,結(jié)合逆動(dòng)力學(xué)方程,解決了六關(guān)節(jié)仿青蛙機(jī)器人跳躍中動(dòng)力學(xué)的強(qiáng)耦合和非線性分析難點(diǎn)。在優(yōu)化后的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡中,通過(guò)