基于磁流變液的機(jī)器人腿設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、為了追求移動(dòng)機(jī)器人對(duì)自身及環(huán)境的適應(yīng)性能，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)機(jī)器人腿部力學(xué)特性的研究給予了很多關(guān)注，設(shè)計(jì)了多種可以調(diào)節(jié)移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中腿部力學(xué)特性的機(jī)器人腿，主要成果即變剛度機(jī)器人腿及變剛度關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)，在提高移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境適應(yīng)性方面具有重要意義。
　　對(duì)于目前大多數(shù)的變剛度移動(dòng)機(jī)器人腿及關(guān)節(jié)的研究，多采用純機(jī)械設(shè)計(jì)，反應(yīng)速度慢，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛度調(diào)節(jié)也不方便，對(duì)變剛度腿的行走性能造成影響，更為重要的是，其無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人腿在高速運(yùn)動(dòng)過(guò)

2、程中力學(xué)特性的調(diào)節(jié)，造成了當(dāng)前變剛度腿的發(fā)展進(jìn)步較為緩慢，因此，基于上述問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于智能材料磁流變液的高適應(yīng)性機(jī)器人腿，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)迅速，調(diào)節(jié)控制方法不受行走速度，行走狀態(tài)等因素影響，且可達(dá)到變剛度的效果。本文的主要內(nèi)容和成果如下:
　　(1)基于對(duì)高適應(yīng)性機(jī)器人的調(diào)研分析，將智能材料磁流變液引入高適應(yīng)性機(jī)器人腿的設(shè)計(jì)中，克服傳統(tǒng)高適應(yīng)性機(jī)器人設(shè)計(jì)中的不足，并且對(duì)旋轉(zhuǎn)型磁流變液阻尼器進(jìn)行了仿真分析。
　　(2

3、)基于對(duì)旋轉(zhuǎn)型磁流變液阻尼器力學(xué)特性的分析和機(jī)器人腿的受力分析建立了機(jī)器人腿的動(dòng)力學(xué)模型，并由模型充分證明機(jī)器人腿的輸入電流對(duì)其與地面的接觸力的影響，也反映了機(jī)器人腿設(shè)計(jì)的有效性。
　　(3)基于對(duì)機(jī)器人腿工作特性的分析，分別設(shè)計(jì)了力-位移測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)測(cè)試輸入電流對(duì)其與地面接觸力的影響和能夠模擬真實(shí)移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)行走實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)測(cè)試機(jī)器人腿輸入電流對(duì)行走速度及消耗功率的影響，最后結(jié)合機(jī)器人腿的工作特性和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)分別對(duì)力-位移