基于液压驱动的四足步行机器人设计与仿真.pdfVIP

学兔兔 第5期(总第180期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．5 2013年 1O月 MECHANICAL ENGINEERING AUTOMA，rI()N Oct． 文章编号：1672—6413(2013)05—0074—02 基于液压驱动的四足步行机器人设计与仿真 彭松涛，张文志，周 伟，杜 强 (内蒙古工业大学机械学院，内蒙古 呼和浩特 010051) 摘要：采用液压伺服系统．在结构上仿照哺乳类动物的运动方式，设计了机器人的机械结构。通过建立动力 学模型，利用虚拟样机仿真软件ADAMS／View和ADAMS／Hydraulics进行性能和参数的运动仿真分析研 究，并通过实验验证了所设计的机器入可行，运行良好。 关键词：步行机器人；液压伺服系统；虚拟样机；运动仿真 中图分类号：TP242 文献标识码：A 0 引言 的装配关系、公差以及装配时是否发生干涉现象等。 机器人是一个集机电液于一体的产品，现已广泛 2 液压系统设计 应用于工业生产和人们的日常生活中。其中的足式系 传动机构是机器人的重要组成部分，其作用是将 列虽然只有近40年的历史，但是由于它独特的适应性 原动机提供的能量传递给工作机构，来实现预定的运 和拟人性，正成为机器人领域的一个重要发展方向。 动[2]。目前，机械行业中主要有电气传动、液压传动和 1968年美国首次设计制造的四足步行机器人以 气压传动这3类方式。本例中采用液压传动方式。 及完全由我国设计的万向轮式移动机器人表明，对四 液压传动中液压系统基本上由能源元件、执行元 足步行机器人的研究已取得了一系列重大的突破，四 件、调节控制元件、辅助元件和工作介质5部分组成。 足式机器人具有良好的环境适应性，能在山地、丘陵等 首先，根据主机的运动要求确定能源元件的类型， 复杂地形行走n]。 按照机械设计手册选择原动力机和液压泵的类型。由 1 整体结构设计 于足式机器人实现的是独立行走，因此原动力机一般 在传统的设计过程中，在产品设计完成后，通常要 为汽油机或是柴油机，根据设计的机器人的负载，采用 制造样机来验证设计，通过试验来找出缺陷，回头再修 柴油机为液压泵提供动力。液压泵可分为定量泵和变 改设计，并再制造物理样机来试验。这既延长了设计 量泵，因此供油方式主要有定量变压和恒压变量两种 周期，又增加了成本。目前更为有效的办法是利用虚 方式。由于恒压变量供油能提高液压系统的效率，减 拟样机技术来分析产品的各项性能。 小液压系统的体积和重量，因此足式机器人的液压系 利用Pro／E建立机器人的三维实体模型，如图l 统采用该种方式供油。液压泵选择单叶片泵 J。 所示。机器人的外形尺寸为 l 800．0 mm×1 120．0 根据载荷初步选定液压系统的工作压力为P一16 nlmX 1 448．6 mm MPa，取外载荷F一2O kN，可得出液压缸的外径D一 3．57x 10 ~／F／ 一39．9 mm，圆整为40 mm。 根据速度比 的要求计算活塞杆直径d：