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复合式跳跃仿生机器人的运动机理与设计优化

目录

一、内容概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1.1机器人技术发展现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.1.2跳跃机器人的应用前景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

1.2.1仿生跳跃机器人研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

1.2.2复合式运动机构研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

1.3研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

1.3.1主要研究内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

1.3.2具体研究目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

1.4研究方法与技术路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

1.4.1研究方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

1.4.2技术路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

二、复合式跳跃仿生机器人的运动机理分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.1跳跃运动的基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

2.1.1动力学分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

2.1.2能量转换机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

2.2仿生学原理在跳跃机器人的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

2.2.1动物跳跃运动特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

2.2.2仿生学设计原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

2.3复合式跳跃机构的运动学建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

2.3.1机构组成与运动方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

2.3.2运动学方程建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

2.4关键部件的运动特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

2.4.1弹性元件的力学特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

2.4.2驱动系统的运动特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

三、复合式跳跃仿生机器人的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

3.1总体设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

3.1.1设计理念与原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

3.1.2整体结构布局．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

3.2关键部件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

3.2.1弹性支撑结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

3.2.2驱动与传动系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

3.2.3控制系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60

3.3材料选择与性能分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61

3.3.1材料选择原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63

3.3.2关键材料性能分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64

3.4结构优化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．