震后救灾机器人设计及仿真分析

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地震救灾机器人一直是国内外研究人员在不断研究的一项重要课题,在面对复杂的震后环境、二次余震等诸多的危险情况下,救灾机器人能代替救援人员进行深入废墟内部进行危险的救援任务,极大地提高了救援效率、降低了救援人员的危险性。因此本课题提出了一种可以在复杂的环境下同时具有行走、跳跃功能的救灾机器人。在仿生学的基础上结合近几年以来救灾机器人向轻量化、多功能化的变化趋势,首先提出了救灾机器人的设计方案,并在三维建模软件Solidworks环境下进行机器人的建模,通过仿真模拟软件进行行走、跳跃两种运动模式的仿真。在仿生学的基础上对机器人的结构进行设计,通过建模软件进行实体化建模,综合机器人的运动情况及稳定性建立最适合机器人的行走方式。使用D-H法建立机器人的运动学方程,通过某一时刻腿部的状态来验证运动学方程的正确性,在验证方程的正确性以后,通过机器人的逆运动学计算求解出逆运动学方程,再通过逆运动学方程就可以求解出任一时刻机器人关节处的角度与姿态,为后续在Adams环境下仿真时的驱动函数做参考。面对实际高度比自身高度要小的障碍时,机器人可以通过爬行的方式越过,因为机器人本身腿部采用延展式的设计方法,所以在爬行过程中重心更低,稳定性更高。通过软件的仿真过程可以直观的看出机器人在爬行过程中的整体偏移量、整体的速度加速度、腿部与地面的接触力变化以及各个关节处的受力情况等。在面对比较大的障碍时,机器人可以通过跳跃的方式来实现跨越。在跳跃的仿真过程中主要对机器人整体的偏移量、落地时各关节受力情况和腿部与地面的接触力进行分析。通过对机器人的仿真来对所设计机器人在运动时各项数据进行分析,分析结果得出机器人的运动过程是否稳定,为机器人的现实化做数据参考。
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