基于ADAMS的垂直弹跳机器人动力学仿真.pdfVIP

· 现代设计与先进制造技术 · 闫 华 汪木兰 冯永伟 等 基于ADAMS的垂直弹跳机…… 33 - f 基于ADAMS的垂直弹跳机器人动力学仿真 闰 华 ，一，汪木兰 ，冯永伟 ，马 赛 (1．南京工程学院机械工程学院，江苏 南京 211167) (2．先进数控技术江苏省高校重点建设实验室，江苏 南京 211167) 摘要：针对一种垂直弹跳机器人，利用Pro／E软件创建三维实体模型，然后利用Pro危 与AD AMS 的数据接 口软件Mechanism／Pro将模型及其特征参数导入AD AMS中，并在几何模型上施加适 当的约束、接触力、驱动、传感器等，最后进行动力学仿真，主要分析了弹簧刚度对机器人的弹跳 高度、弹跳速度和弹跳加速度等的影响。 关键词：弹跳机器人；动力学仿真；弹簧刚度；AD AM S 中图分类号：TB17；TG502．1 文献标识码：B 文章编号：1672—1616(2011)11—0033一O4 弹跳机器人可以跳越数倍于自身的高度，如与 落地后菱形机构虽有压缩，但丝杆不会下降至锁定 移动等运动方式相结合，可以显著地提高机器人的 位置，因为机械能守恒且摩擦消耗能量。 越障能力和活动范围，在考古、反恐、地质勘探等领 1．2 Pr0厄 的基本设置及三维装配 域有着广泛的应用前景_1．2J。本文针对一种垂直 使用Pro／E构建垂直弹跳机器人的三维实体 弹跳机器人，采用ADAM S软件对三维实体模型进 模型 3，为了能够将建好的三维实体模型从 Pro／E 行动力学仿真研究，分析弹跳机器人的弹跳性能， 导入AD MAS中，Pro厄 建模时要采用笛卡尔坐标 力求为垂直弹跳机器人物理样机的研制提供借鉴 系：“长度：ID．1TI，质量 ：kg，时间：s，温度：K”。本文 与支撑。 采用以特征为基础的参数化建模方式，使得零件建 模过程及修改工作方便快捷 ，易实现零件设计变 1 基于Pro 的垂直弹跳机器人三 更。Pro／E中建好的各主要零部件的模型如图 1 维实体模型建立 所示。采用 自底向上、由外到里的顺序装配各零 1．1 垂直弹跳机器人的机械结构与运动原 件，具体的装配顺序为：地面一缓冲底板一锁紧螺 理 母一内套筒一下连杆一上连杆一箱壁一限位片一 垂直弹跳机器人结构包括菱形机构、储能机 下盖一挡板一上盖一电机轴一轴销一电机体一轴 构、锁定机构、驱动电机、触发机构、落地缓冲和倾 翻恢复机构等。核心机构是菱形机构，能够把弹簧 水平方向上位移和力的线性关系转换为弹性腿垂 直方向上位移和垂直方向上受力的非线性关系。 垂直弹跳机器人的工作过程为：初始状态下， 控制系统首先控制位于模型顶部的电机正转，丝杆 下行到预定位置后被锁定，此时行程开关闭合并向 控制系统发送锁定信号，控制系统控制电机反转， 机器人上体下行，在弹簧储存的弹性势能足够时， 挡块压下外套筒，同时行程开关回到常开状态并发 送信号给控制系统，以控制电机停转；机器人上体 在拉簧拉力作用下向上加速运动并带动下足腾空。 图1 弹跳机器人零部件图 收稿 日期：2010—12—10 ’ 基金项 目：2009年江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项 目(166201090009) 作者简介：闫 华(1971一)，男，安徽萧县人，南京工程学院副教授，南京航空航天大学博士研究生，主要研究方向为机器人及数控技术。 201