Pro∕E机构仿真模块行走机器人创新设计.pdf

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1、第25卷第4m机电产品开笈与创新V01．25，No．4兰!!!堡Z旦：旦竺!!!!!竺!!!苎!!!竺竺!!型竺竺!兰!!!!!竺!!!竺!!型竺!!!!：!!!!兰文章编号：1002—6673(2012)04—旬16_03PrO／E机构仿真模块行走机器人创新设计唐为民，刘正平，路英华(浙江工商职业技术学院，浙江宁波315012)摘要：国际上行走机器人的流行设计方法是在每个活动关节处安装伺服电机．根据生物的行走姿态建立数学方程并求得位移的解析解。缟程控制各伺服电机的运转，获得步行运动轨迹。该设计模式数学求解过程复杂很难获得正确的解析解．一般利用数学矩阵方程组获得运动轨迹精确的数

2、值解。由于行走机器人属于尖端复杂技术领域。其流行设计方法几乎是唯一可循模式。直接负面后果是伺服电机或液压油缸数量众多、机构笨重、制造昂贵、控制策略难度增大。作者企图通过Pro／E机构仿真模块．结合六杆机构运动模拟．以单电机动力源通过杆件约束求出单自由度的行走机器人近似步态轨迹。关键词：机器人；机构仿真；运动轨迹；创新设计；步态中图分类号：TP242文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2012．04．006TheCreativeDesignofPaceRobotwithPro／EMechanismSimulationModuleTANGIVei

3、-Min，LIU,舀lerg,-Ping，LUYiag-ttua(ZhejiangIndustrialandCommercialImtitute，NingboZhejang315012。china)A／啕tract：Thetraditionalmodeofthepacerobotdevelopmentisthatthemotionpathilnj纽dngpaceisobtaineddlf=oughjointsattached$ervomotorspm：ingposebli岫ngrmthemadcmamxequationgroup．Thesubsequentnegativeinf

4、luencesaretoomuchin$eIVOmotororoilcylinderquantities、clumsyandheavyinmechanism、expensiveinmanufacture、toodiflicukincontrolstrategy．TheauthorcombinessixrodsmecthlnJgmwithPro／EmechanismmotionsimulationtOsolvetheappro豳atesteppathofpacerobotingeometry．Keyword：robot,mech211Jsmsimulation；motioncur

5、ve

6、creativedesign；pace0引言对步行机器人的研究表明．机器人腿足端的运动轨迹形in--。是足端脚掌离开地面部分的运动轨迹，曲线段没有形状要求，但其最高点决定了机器人在起伏不平地面上的通过能力。多足步行机器人在作业空问完成给定任务四，其质心点的运动必须符合一定轨迹运行。虽然四杆机构能实现步行轨迹运动，但机构的形状与人腿形状差异太大．迫使人们从多杆机构中寻找合适的机构。有学者将六杆间歇机构分为两部分p1：一是基础四杆机构(曲柄摇杆机构)；二是输出Ⅱ级杆组；其曲柄收稿日期：2012一04—25作者简介：唐为晟,(1957-)，男，浙江杭州市人，工程师，硕士研究生。

7、主要从事模具设计及加工、产品造型设计、机构运动仿真等方面的研究；刘正平(1978-)，男，云南昭通人，讲师。主要从事数控加工技术教育方面的研究。16存在的条件：EG_=E1G耋IEF+FGI，EG‰=E2G耋IEF-FG{。其中，连杆平面上某点E的轨迹中距固定铰链中心G的最大距离(或最小距离)，EF为第5杆件长度。1行走机器人尖端工程技术的数学基础用解析法作平面机构运动分析：把机构中已知运动参数与未知运动参数之间的关系以机构各杆矢所构成的矢量封闭方程表达出来。然后用现代计算技术求解。其计算模式之一的矩阵法是根据机构的位置矢量封闭关系式，写出它们的投影方程式即得机构位置方程式；进

8、一步地再将机构位置方程式对时间求一次和二次导数即得机构速度和加速度的方程式；更进一步地再将这些方程式写成矩阵形式．然后利用矩阵运算的通用程序上机进行数值求解(矩阵法是适用于计算机求解的一种解析法)。1．1机器人的运动分析(1)位置和姿态。取参考坐标系为。年脾，则构件j的位置和姿态就可用oi点的位置矢量h和坐标系x一而和·开发与创新·相对坐标系x∥izi的方向余弦氐来表示：铲【碣，yn，zioi】7fcos(xi，对cos(】【i，蝴cos(】【i，劫1R产lcos(yl，对c∞O．，对COS