adams的四足机器人建模与仿真(附件)【字数：11823】
摘 要由于四足机器人具备很强的适应环境的能力和较高的灵活性。因此，四足机器人用途特特别广，可抢险可救灾，可娱乐可服务，还能用于军事中。因此，在机器人研究中，对四足机器人的研究是必需的。由于结构复杂，机器人的现有机器人系统研究需要很长时间，而且花费很多费用，同时在设计过程中，需要大量的运算，也降低了视觉效果。为了提高这一水平，本文使用ADAMS，对四足机器人进行建模仿真。首先，对四足机器人进行分析，从研究背景、研究意义以及国内外四足机器人的研究现状这三方面进行介绍分析，随后提出本文研究内容。其次，对四足机器人步态分析，其中包括躯体设计、腿部设计以及步态规划这三大部分。再次，针对建立的四足机器人机械系统模型，用D-H法建立四足机器人的运动学方程，求得正逆解，确定关节空间和操作空间的关系。再次，设计四足机器人的运动轨迹，根据逆运动学分析求出其插值点角度。最后，通过ADAMS进行三维建模及仿真，来验证设计的正确性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1四足机器人的研究背景和意义 1
1.2四足机器人在国内外的研究现况 1
1.3本课题的主要研究内容及目的 3
第二章 四足机器人的步态分析 5
2.1四足机器人结构设计 5
2.1.1四足机器人躯体的结构 5
2.1.2四足机器人腿部的结构 5
2.1.3四足机器人的参数设置 7
2.2四足机器人的步态规划 7
2.2.1步态基本的概念 7
2.2.2四足哺乳动物步态分析 8
2.2.3行走步态设计 9
第三章 四足机器人的运动学分析 10
3.1四足机器人特征参数和关节变量 10
3.2机器人正运动学 11
3.3四足机器人位姿矩阵校核 13
3.4机器人逆运动学 14
3.5四足机器人速度和加速度计算 16
第四章 四足机器人轨迹分析 18
4.1轨迹规划 18
第五章 四足机器人的建模与仿真 21
5.1ADAMS软件概述 21
5.2四足机器人的三维建模 21
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/> 5.3建立四足机器人的约束 23
5.4设置仿真参数 28
5.5添加四足机器人的驱动 29
5.6仿真结果分析 32
第六章 总结与展望 37
6.1全文总结 37
6.2研究展望 37
致 谢 38
参考文献 39
第一章 绪论
1.1四足机器人的研究背景和意义
机器人技术是指，作为所有领域的统合应用技术，是在机械、电脑、电子、传感器及生物芯片等多种领域融合形成的多功能技术，是最普通的金属制造产品，并迎来了21世纪。是最有创意和最有影响力的研究领域之一。
经过这么多年的开发时间，机器人的适用范围不停地扩大，在现今的工农生产、服务业及军事等多种领域广泛使用不仅医疗行业、服务行业、制造玩具等可以利用机器人来完成，而且太空探测和军事行为等也同样可以由机器人来完成。在高温、高端的残酷和极限的危险环境中，机器人可以代替人完成这项工作。从而保护人类不受伤害，成为人类至关重要的工具。到目前为止，机器人软型、轮行、脚趾等都是在机器人研究中非常重要的部分。有多种多样的机器人。举例来说，道路状态不好，可以拥有连续不断的地形，对复杂地形的适应力很强。自由度多，灵活性强等。四足步行机器人比两足，六足和八足机器人更具有说服力，其优点也非常突出，因此全世界机器人研究员们都受到了关注
设计传统的机器人时，首先提出了产品的实现可能性，并进行试映，因此概念设计就会实现在预备设计完成后，需要进行该程序的实际应用程序。在专业技能测试过程中，人们应该反复重复同样的工作：试验样机发现问题——修改设计中的参数——再根据参数试制样机——再进行样机的试验，循环往复，直至样机符合人们所需的设计要求。最后才大批量生产，最终投入市场进行推销。这将延长产品的设计时间，增加产品的生产成本，同时浪费不必要的资源就这样的各种问题，假想螺旋桨技术登场了。假定技术是指设计和开发产品，并使用软件，生成三维模型，并在虚拟模拟环境中，利用系统的动作，通过系统进行分析，提高产品质量，并使产品大幅缩短，开发产品时间。节约费用在机器人开发上成为新的技术
1.2四足机器人在国内外的研究现况
1977年，由美国人研究的机器人是世界上第一个真正有意义的四足机器人。该机器人以良好的步速稳定，成为第一个真正的四足机器人。但是四足机器人是由状态机械组成的理论机器，因此，机器人的动作状态有限，只能出现固定的单一动作形态的缺点
到了20世纪，在80至90年代中，日本制作出的TITAN系列机器人，是当时世界上最具代表性的。到了1981—1984年，日本Hirose教授成功研制脚部带有传感装置和信息处理装置的TITANIII。不规律的，能记忆的合金构成的四足机器人的脚，能感知到与地上的接触状态。造型传感器和姿势控制系统都以“信息技术”的决定为基础，在不均匀的情况下，可以完成适应的动作。后续TekkenIV机器人采用了当时的直达脚机制的最新类型，在上升的时间里解决了脚之间相互 干涉的问题。同时，两级变速操作系统可以同时使用腿部支架及挥杆的位置。
2000—2003年，日本的木春皓等人座研究成功机械装置，第1亿处标志的光电公司，以现有的系统控制为基础。如图11所示，机器人TekkenIV有两个比众不同的优势。第一个TekkenIV装置不具备适当的功能，可以不启动。第二个是通过激光和摄像机导航，可以识别和退让前方存在的障碍/
/
图11 机器人——TekkenIV
现状，最具代表性的四足机器人—BigDog是美国人研制的，如图12所示。在各种不稳定的地形上行走，并且以不同的步态,最高的重量可以到52kg，35°倾斜度那在内的部位。腿部关节有吸收冲击，完成能量玄幻的两个部分。该机器人在机动房间很强，反应能力也挺强；在平衡方面也挺好的但是，在汽油的发生器中，有必要搬运燃料罐，因此在启动过程中受到很大的影响，因此缺乏可靠性/
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目 录
第一章 绪论 1
1.1四足机器人的研究背景和意义 1
1.2四足机器人在国内外的研究现况 1
1.3本课题的主要研究内容及目的 3
第二章 四足机器人的步态分析 5
2.1四足机器人结构设计 5
2.1.1四足机器人躯体的结构 5
2.1.2四足机器人腿部的结构 5
2.1.3四足机器人的参数设置 7
2.2四足机器人的步态规划 7
2.2.1步态基本的概念 7
2.2.2四足哺乳动物步态分析 8
2.2.3行走步态设计 9
第三章 四足机器人的运动学分析 10
3.1四足机器人特征参数和关节变量 10
3.2机器人正运动学 11
3.3四足机器人位姿矩阵校核 13
3.4机器人逆运动学 14
3.5四足机器人速度和加速度计算 16
第四章 四足机器人轨迹分析 18
4.1轨迹规划 18
第五章 四足机器人的建模与仿真 21
5.1ADAMS软件概述 21
5.2四足机器人的三维建模 21
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/> 5.3建立四足机器人的约束 23
5.4设置仿真参数 28
5.5添加四足机器人的驱动 29
5.6仿真结果分析 32
第六章 总结与展望 37
6.1全文总结 37
6.2研究展望 37
致 谢 38
参考文献 39
第一章 绪论
1.1四足机器人的研究背景和意义
机器人技术是指，作为所有领域的统合应用技术，是在机械、电脑、电子、传感器及生物芯片等多种领域融合形成的多功能技术，是最普通的金属制造产品，并迎来了21世纪。是最有创意和最有影响力的研究领域之一。
经过这么多年的开发时间，机器人的适用范围不停地扩大，在现今的工农生产、服务业及军事等多种领域广泛使用不仅医疗行业、服务行业、制造玩具等可以利用机器人来完成，而且太空探测和军事行为等也同样可以由机器人来完成。在高温、高端的残酷和极限的危险环境中，机器人可以代替人完成这项工作。从而保护人类不受伤害，成为人类至关重要的工具。到目前为止，机器人软型、轮行、脚趾等都是在机器人研究中非常重要的部分。有多种多样的机器人。举例来说，道路状态不好，可以拥有连续不断的地形，对复杂地形的适应力很强。自由度多，灵活性强等。四足步行机器人比两足，六足和八足机器人更具有说服力，其优点也非常突出，因此全世界机器人研究员们都受到了关注
设计传统的机器人时，首先提出了产品的实现可能性，并进行试映，因此概念设计就会实现在预备设计完成后，需要进行该程序的实际应用程序。在专业技能测试过程中，人们应该反复重复同样的工作：试验样机发现问题——修改设计中的参数——再根据参数试制样机——再进行样机的试验，循环往复，直至样机符合人们所需的设计要求。最后才大批量生产，最终投入市场进行推销。这将延长产品的设计时间，增加产品的生产成本，同时浪费不必要的资源就这样的各种问题，假想螺旋桨技术登场了。假定技术是指设计和开发产品，并使用软件，生成三维模型，并在虚拟模拟环境中，利用系统的动作，通过系统进行分析，提高产品质量，并使产品大幅缩短，开发产品时间。节约费用在机器人开发上成为新的技术
1.2四足机器人在国内外的研究现况
1977年，由美国人研究的机器人是世界上第一个真正有意义的四足机器人。该机器人以良好的步速稳定，成为第一个真正的四足机器人。但是四足机器人是由状态机械组成的理论机器，因此，机器人的动作状态有限，只能出现固定的单一动作形态的缺点
到了20世纪，在80至90年代中，日本制作出的TITAN系列机器人，是当时世界上最具代表性的。到了1981—1984年，日本Hirose教授成功研制脚部带有传感装置和信息处理装置的TITANIII。不规律的，能记忆的合金构成的四足机器人的脚，能感知到与地上的接触状态。造型传感器和姿势控制系统都以“信息技术”的决定为基础，在不均匀的情况下，可以完成适应的动作。后续TekkenIV机器人采用了当时的直达脚机制的最新类型，在上升的时间里解决了脚之间相互 干涉的问题。同时，两级变速操作系统可以同时使用腿部支架及挥杆的位置。
2000—2003年，日本的木春皓等人座研究成功机械装置，第1亿处标志的光电公司，以现有的系统控制为基础。如图11所示，机器人TekkenIV有两个比众不同的优势。第一个TekkenIV装置不具备适当的功能，可以不启动。第二个是通过激光和摄像机导航，可以识别和退让前方存在的障碍/
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图11 机器人——TekkenIV
现状，最具代表性的四足机器人—BigDog是美国人研制的，如图12所示。在各种不稳定的地形上行走，并且以不同的步态,最高的重量可以到52kg，35°倾斜度那在内的部位。腿部关节有吸收冲击，完成能量玄幻的两个部分。该机器人在机动房间很强，反应能力也挺强；在平衡方面也挺好的但是，在汽油的发生器中，有必要搬运燃料罐，因此在启动过程中受到很大的影响，因此缺乏可靠性/
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