腿型跳跃机器人跳跃过程运动学及仿真分析-应用科技-哈尔滨工程大学.pdf

第 39 卷第 5 期 应 用 科 技 Vol.39, No.5 2012 年 10 月 Applied Science and Technology Oct. 2012 doi:10.3969/j.issn.1009-671X.201204016 腿型跳跃机器人跳跃过程运动学及仿真分析 魏禹，李永波，古青波，彭浩宸，王茂林 哈尔滨工程大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001 摘 要：根据跳跃生物的生理结构及运动特性，设计了腿型跳跃机器人，并建立了简化的机构模型. 分析了机器人跳跃 过程冗余自由度，建立了机器人的质心运动方程；依据关节空间与质心空间速度的变换关系，对机器人进行运动学分析， 并用MATLABR2009b 进行数值仿真，得到了机器人关节角度随时间的变化规律，为腿型跳跃机器人控制系统的研究提 供了控制参数依据. 关键词：跳跃机器人；运动学；数值仿真 中图分类号：TE953 文献标志码：A 文章编号：1009-671X （2012 ）05-0012-05 Kinematics analysis and numerical simulation of the hopping process of legged hopping robots WEI Yu, LI Yongbo, GU Qingbo, PENG Haochen, WANG Maolin College of Mechanical and Electrical Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China Abstract: Based on the physiological structure and hopping feature, a legged hopping robot was designed, and a model of simplified structure was set up. This paper analyzed the redundancy degree of freedom of the robot in the hopping process, established the equation of centroid motion, and analyzed the kinematics of the robot by using the velocity transform relation between joint space and centroid space. Numerical simulation was carried out with MATLABR2009b, and the changing rule of joint angles following the time was obtained, offering the control parameters for study of legged hopping robots. Keywords: hopping robot; kinematics; numerical simulation 跳跃运动是自然界赋予生物的一种重要运动形 腿型跳跃机器人仿生度高、运动灵活性好，但是 式，对于结构或非结构环境，多数生物采用跳跃方式 由于其高度非线性和强耦合的特性，增加了运动分析 而不是滚动或其他方式越障，在于跳跃运动的地形适 的难度[2]. 从目前的研究现状来看，针对腿型跳跃机器 应性和高效性. 跳跃机器人能够发挥一般移动机器人 人的理论分析和运动规划问题，国内外已经得到了一 所不具备的特殊作用，目前，跳跃机器人以其突出的 些研究成果；然而这些成果都是针对机器人的具体结 越障能力