基于并联机构的仿人机器人结构设计.pdf

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1、第9期组合机床与自动化加工技术NO．92011年9月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueSep．2011文章编号：1001—2265(2011)10—0077—04基于并联机构的仿人机器人结构设计冰载珊珊，陈庆贺(1．中国矿业大学机电学院，江苏徐州221116；2．徐州建筑职业技术学院，江苏徐州221116；3．三一重型装备有限公司，沈阳110027)摘要：仿人型机器人具有较强的环境适应能力。为了提高机器人的灵活性及稳定性，文章采用

2、球面三自由度并联机构作为腰关节，并对该关节结构进行了改进，设计了一种新型的仿人型机器人，并利用ADAMS软件对其进行了仿真验证。结果表明，机器人能够进行完整的步态行走，腰部并联机构采用3一RRR+S’一P机构，能够实现机器人腰部的灵活运动，具有较好的稳定性和刚性。关键词：仿人型机器人；并联机构；结构设计；仿真中图分类号：TH122；TP242文献标识码：AStructureDesignofHumanoidRobotBasedonParallelMechanismsDAIShan—shan，CHE

3、NQing．he(1．CollegeofElectromechanialEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，XuzhouJiangsu221116，China；2．XuzhouInstituteofArchitecturalTechnology，XuzhouJiangsu221116，China)Abstract：Thehumanoidrobothasthestrongeradaptivecapacitytoenvironments．

4、Inordertoincreasetheflexibilityandstabilityoftherobot，thespherical3一dofparallelmechanismwaschoosedasthewaistjoint．Thestructureofjointwasoptimized．Andanewtypehumanoidrobotwasdesigned．TherobotwasemulatedbyADAMSsoftware．Theresultsindicatedthattherobotco

5、uldwalkandthe3-RRR+S’一Pmanipulatorcouldmakethewaistjointmoveflexiblywithpreferablestabilityandrigidity．Keywords：humanoidrobot；parallelmechanisms；structuredesign；emulation于一点0，该点称为该并联机构的转动中心，因此该O引言机构任何杆件上任一点都通过该点与转动中心之间仿人型机器人区别于其他机器人的主要特点联线而被约束，而且杆件间的

6、相对运动是以通过该是具有双足结构，能够像人一样使用双足自如的行机构中心的轴线为转轴的转动运动，运动的上棱锥走，具有较强的环境适应能力，其结构设计上主要台通过三个分支与固定的下棱锥台相联接，上棱锥以人体结构为蓝本，对机器人各部分的自由度的选台相对下棱锥台具有三个转动自由度。取等进行设计。而数学建模就是通过对机器人本由于三自由度球面并联机构的末端输出点的轨体结构的分析，将机器人从其复杂的结构中抽象出迹始终在一球面上，运动范围在相同体积和输入的来，并用数学的语言准确地描述出机器人的各个关情况下比其他并

7、联机构大，而且其运动计算比较简节和末端执行器在空间的位姿及其之间的关系。单，控制也较为容易。因此它是一种有重要应用为了能够规划出理想的步态，必须对机器人的结构的并联结构，可以用作机器人的腰、腕、肩、髋关节。有充分的了解，并对其数学模型进行深人的分析。本文采用球面三自由度并联机构作为腰关节，并对国内外已有多家研究机构对仿人型机器人做了相该关节进行了改进，设计了一种新型的仿人型机器关研究。人，并利用ADAMS软件对其进行了仿真验证。球面三自由度并联机构的九个转动副轴线相交收稿日期：2011—03—0

8、8基金项目：国家高技术研究发展计划(863)项目(2006AA04Z208)作者简介：戴珊珊(1975一)，女，安徽芜湖人，徐州建筑职业技术学院讲师，中国矿业大学机电学院硕士研究生，主要从事机械设计和制造方面的研究，(E—mail)1063939419@qq．eom。·78·组合机床与自动化加工技术第9期重要条件，重t2,位置设计在腰部，稳定性较高。机器1仿人机器人整体结构设计人构型如图2所示。仿人形机器人顾名思义，具有人形的结构，头部，四肢和躯干，具有多自由度，能够双足行走，并能能够实现一定的