导读:本文包含了并联腿机构论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:轮腿机器人,球面并联机构,动力学模型,自由度
并联腿机构论文文献综述
陈原,何淑垒,姜媛,桑董辉,宁淑荣[1]（2019）在《轮-腿复合式移动机器人球面并联腿机构的动力学模型》一文中研究指出为适应现代工程领域对移动机器人的新要求,拓展移动机器人的作业场合,该文提出了一种轮-腿复合式移动机器人球面并联腿机构。首先,基于球面并联腿机构的闭环约束方程和旋转变换矩阵构建了其位置逆解数学模型;接着,采用代数消元法推导出了球面并联腿机构的位置正解的解析解;然后,运用影响系数法推导出了球面并联腿机构的速度和加速度影响系数矩阵;在此基础上,运用拉格朗日方法建立了球面并联腿机构的动力学模型。运用数值仿真对运动学和动力学模型进行了验证,仿真得到了给定位姿数据与计算位姿数据之间的最大误差为0.012 7rad,误差不超过实际值的2.43%,发现了球面并联腿机构驱动力的理论曲线和虚拟样机仿真曲线吻合,两者之间的误差稳定在0～1N的合理范围内,验证了运动学和动力学模型的正确性。研究结果为轮-腿复合式移动机器人的步态规划和运动控制提供了理论参考。(本文来源于《光学精密工程》期刊2019年08期）
何淑垒[2]（2019）在《四足移动机器人的球面并联腿机构设计与运动性能研究》一文中研究指出在大洋底部蕴藏着丰富的矿产资源,但进行人工勘探和开采的难度很大,为更好地适应复杂多变的海底环境,满足海底矿产资源勘探智能化作业的要求,本文设计了一种具有球面并联腿机构的四足移动机器人,并针对该机器人及其腿部的球面并联机构从以下几个方面展开分析和研究:针对机器人腿部的球面并联机构进行运动学和动力学建模,首先运用螺旋理论对机构的自由度进行分析,确定了其基本的运动状况,然后基于代数消元法给出了机构位置正/逆解的数学机械化求解过程,基于影响系数法求出了速度、加速度的影响系数矩阵,最后依据拉格朗日方法求出了机构的动力学方程。分析结果为后续的步态规划和运动控制提供了理论基础。分析了机器人模型的稳定步态和非稳定步态的迈步过程,以及重心投影点(Center of Gravity,COG)和零力矩点(Zero Moment Point,ZMP)的变化规律;然后,计算出了稳定步态过程中的COG点,并且建立了弹簧负载倒立摆(Spring Loaded Inverted Pendulum,SLIP)模型,求出了非稳定步态中的动态方程和ZMP点具体坐标;接着,确定机器人运动轨迹为复合摆线的形式,并且在建立的约束条件的基础上求解出了摆动相和支撑相中足端参考点的运动轨迹方程。最后,根据建立的运动学模型和运动轨迹方程求出了驱动支链的驱动函数,并得到了其函数变化曲线。基于极限边界搜索算法,对机器人并联腿机构的可达工作空间进行了分析和计算,在设定叁种约束条件的基础上,运用MATLAB软件得到了其工作空间的叁维图形;其次,从机构的边界奇异和内部奇异两个方面对并联腿机构的奇异性进行了计算,得到了机构奇异性存在的位置条件;再次,将雅克比矩阵条件数的倒数作为并联腿机构灵巧度的衡量指标,分析了机构灵巧度的分布特点;最后,基于有限元的分析方法,运用ABAQUS软件分析得到了机构的静态刚度分布特点和多阶模态振型图。对建立的运动学和动力学模型进行了对比验证,结果表明通过理论模型得到的参数变化曲线与虚拟样机仿真得到的参数曲线基本上吻合,验证了理论模型的正确性,精确的运动学和动力学模型为控制系统搭建提供了理论依据。然后,在MATLAB/Simulink上搭建PID控制系统,并且与ADAMS并联腿机构模型进行联合仿真,并且确定了最佳的PID控制参数,使得控制系统的具有最优的动态响应性能和最小的轨迹跟踪误差。最后,加工组装了机器人的实验样机并搭建了运动控制系统,对其单腿迈步运动进行了实验研究,结果表明机器人的单腿迈步运动性能稳定,实际工作状态良好。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-18）
张金山[3]（2019）在《四足步行机器人的3-5R并联腿机构设计与步态规划》一文中研究指出与轮式机器人和履带机器人相比,四足步行机器人对各种路况环境有较强的适应能力,主要体现在四足步行机器人行走时的支撑点离散且接触点的面积较小,能够适应坑洼和碎石等路况。另外,四足步行机器人可以通过自身的姿态调节达到搭载平台的稳定性能要求。与串联机构相比,将并联机构作为四足步行机器人腿部机构,能够满足承载探测设备时平稳越障和任意角度切换的要求,增加机器人的承载能力和配合控制系统完成较高精度的控制。本论文创新设计了一种具有叁平移自由度的3-5R并联机构,该并联机构驱动集中分布在腿部上端。采用回转型电机驱动,控制可靠性高。并以此并联机构作为腿部机构设计了一种新型四足步行机器人。主要进行了以下研究内容:以四足机器人单足并联腿部机构为研究对象,从约束和自由度的螺旋关系入手,对3-5R并联机构进行自由度计算。对单足的正反解、末端速度与加速度进行数值计算,验证机构反解理论数值的正确性。求解机构雅各比矩阵,分析机构输入对机构动平台的速度与加速的影响并做理论数值计算,通过叁维模型的仿真验证理论分析结果。以四足机器人单足并联腿部机构为研究对象,利用运动学理论分析结果进一步对机构进行动力学分析。采用拉格朗日方程推导出机构的动力学模型,结合ADAMS软件仿真得到完成迈步动作时叁个驱动转矩的变化曲线,验证机构动力学分析的正确性。以四足机器人为研究对象,对四足机器人进行行走和转弯的步态规划与稳定性分析。基于静态稳定性原理规划四足步行机器人的叁角步态,采用稳定裕度法对该步态下的四足机器人进行稳定性分析。基于动态稳定性原理规划了四足步行机器人的对角步态,利用欧拉公式分析了对角步态的稳定性,在此基础上通过仿真不同初始位姿的步态得到四足机器人翻转角变化,确定最佳的初始位姿。在对角步态的基础上规划了四足步行机器人的转弯步态,仿真验证了转弯步态下机器人能够达到稳定要求。基于ADAMS与MATLAB/Simulink的联合仿真,得到四足机器人的翻转角和俯仰角变化曲线,验证理论的正确性与可行性。以四足步行机器人样机为实验基础,运用Arduino软件平台编程软件编写程序。设计了四足步行机器人的平衡调节系统和避障系统。利用姿态传感器对并联腿机构及机身做稳定性测试,得到俯仰角和翻转角变化曲线,验证了该并联机构和四足机器人的可行性。对机器人整机进行直行运动测试,转弯运动测试和避障运动测试。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-18）
王晓芸,李磊,崔培[4]（2018）在《自由度并联腿机构运动学分析》一文中研究指出提出了一种新型的2自由度并联腿机构模型,即2-UPS+U并联腿机构。与多自由度并联机器人相比,该并联腿机构具有结构简单、紧凑、承载能力大、累计误差小、造价低、无冗余约束等优点,在工业设计制造生产及其相关领域内具有广阔的应用前景。利用高等机构学对该并联腿机构进行了自由度分析、运动学分析和工作空间分析,为后期并联腿机构的运动规划以及控制奠定了理论基础。(本文来源于《石家庄铁路职业技术学院学报》期刊2018年03期）
孙乔[5]（2018）在《直立型并联腿式救灾六足机器人的机构设计与动态步态控制研究》一文中研究指出步行机器人具有比轮式机械更佳的崎岖路面通过能力,因而在紧急救灾作业领域有着广阔的应用前景。其中,六足机器人因其优良的静态稳定性和冗余容错能力,是理想的移动救灾作业平台。但是,当前六足机器人大多采用仿昆虫的匍匐型姿态和传统的静态步态规划手段,限制了其动态行走性能的提升。本文针对紧急救灾作业任务的实际需求,以仿生学为切入点,研制了一种采用直立姿态和并联腿部构型的大型重载六足机器人,并提出了一种采用多模式主动柔顺控制策略的动态叁足交替步态控制方法,提高了该机器人的行走速度、能效和起伏路面上的通过能力。为此,本文对六足机器人的机构构型设计、机构性能优化、步态控制方法、控制稳定性模型,以及步态能耗优化等问题进行了系统研究,主要内容如下所列:1)针对紧急救灾作业需求,提出了一种仿哺乳动物直立型姿态的并联式机器人腿机构构型,并以此构型为基础设计了一款新型大型重载六足机器人。该设计将六足动物的稳定性优势和哺乳动物型腿快速运动的优势结合起来,同时使机器人的关键元件得到集中防护,提高了系统可靠性。2)建立了上述腿机构的运动学模型和动态行走性能模型,给出了腿机构动态行走工况下的综合性能指标,并基于该指标对该腿机构进行了性能优化设计。然后,研制了具有快速动态行走能力的救灾六足机器人样机——HexbotIV,并搭建了其硬件和软件系统。3)提出了一种新的六足机器人叁足交替步态控制方法,通过多模式的腿部主动柔顺控制和针对六足叁足交替步态的状态机,实现了整个机器人的SLIP动力学,并对身体姿态采用闭环控制,实现了大型重载六足机器人动态叁足交替步态的稳定快速行走。通过仿真和样机实验,验证了该步态控制方法的有效性。4)建立了六足机器人动态叁足交替步态系统的动力学稳定性模型,将多腿动力学和单腿主动柔顺控制模型纳入稳定性模型中,并对步态控制算法的稳定性进行了分析,揭示了各控制器参数的对其稳定性的影响规律。通过仿真和实验,探究了在地形起伏扰动下机器人动态步态系统的响应过程,验证了本文所提出的步态控制方法在地形起伏扰动下的稳定性。5)对六足机器人样机在动态叁足交替步态下的能耗进行了分析。提出了一种在线步态能耗优化算法,通过梯度估计模型避免了模型误差和策略误差的影响,实现了机器人步态参数的在线自动整定,使步态能耗得到显着降低。本文的研究可以为六足机器人的设计和控制提供有价值的参考,为高性能移动救灾作业机器人的实用化打下基础。(本文来源于《上海交通大学》期刊2018-04-01）
桑董辉,陈原,高军[6]（2017）在《轮-腿复合移动机器人RUPU-RUPR球面并联腿机构动力学研究》一文中研究指出提出了一种二自由度球面并联腿机构,并以该机构为基础,设计了一种结构简单且越障性能良好的轮-腿复合移动机器人。阐述了该机构的组成,采用解析几何法和闭环约束方程构建了RUPU-RUPR球面并联腿机构的位置逆解、工作空间、速度和加速度模型,并验证了其准确性。运用牛顿-欧拉法建立了RUPU-RUPR球面并联腿机构的动力学模型。在给定动平台的运动规律和外力后,通过动力学方程求解出RUPR驱动支链驱动力,RUPU驱动支链驱动力矩以及RUPR驱动支链约束力矩,并给出动力学模型仿真解。结果表明该机构具有良好的工作性能。(本文来源于《农业机械学报》期刊2017年08期）
戚开诚,张建军,刘宇红,商鹏[7]（2017）在《两足并联腿机构工作空间分析》一文中研究指出采用并联机构3-U~rPS作为两足步行器的腿部机构,3-Ur PS中3个Ur采用等腰对称布置,建立了两足步行器的叁维CAD模型及其虚拟样机,分析了3-U~rPS并联机器人的反解,并根据反解研究该机构的定姿态工作空间.基于叁维空间搜索的方法在MATLAB中得到了工作空间的叁维形状,展示了工作空间的大小.结果表明该机构可用于作为步行器的腿部机构,为控制研究奠定基础.(本文来源于《河北工业大学学报》期刊2017年02期）
徐桂玲[8]（2010）在《助老助残四足并联腿步行机器人机构设计与分析》一文中研究指出论文将并联机构作为四足步行机器人的腿机构,结合模块化、可重构思想,提出一种助老助残四足/两足可重构并联腿步行机器人,旨为老人和下肢残障者提供一种更加便利的乘用步行机器人。研究成果一方面将拓展并联机构应用的新领域,具有较高的学术价值;另一方面将提高老年人和下肢残障者的生活质量,具有重要的社会意义。首先,基于模块化、可重构思想,完成了四足/两足可重构并联腿步行机器人、并联腿及可重构装置的机构设计。其次,以四足并联腿步行机器人为研究对象,分析了机器人的运动特征;将机器人的运动学问题转化为单个并联腿的运动学问题,完成了四足并联腿步行机器人的位置分析;从机构学角度,将机器人等效为分支数不同的并联机构,利用并联机构理论和影响系数理论,完成机器人的速度、加速度分析,用MATLAB软件进行运动学数值算例分析。再次,进行了单个摆动腿的动力学建模分析,并用MATLAB软件进行运动学、动力学数值算例分析;建立了四足并联腿步行机器人超确定输入下的协调方程;按加权最小二乘法进行了机器人动载最优协调分配。随后,采用复合摆线轨迹规划方法,规划了有效的机器人单腿足底运动轨迹;在不同运动方式(动态步行、静态步行、四足站立)下,分析了多种冗余输入组合及其优劣性。最后,对单个摆动腿和四足步行机器人分别进行了ADAMS仿真。仿真结果一方面证明运动学、动力学模型的正确性和有效性,另一方面按照预先规划好的足底轨迹,可以得到驱动器位移、速度、加速度及驱动力曲线,为机器人样机的研制奠定基础。(本文来源于《燕山大学》期刊2010-05-01）
齐政彦[9]（2010）在《并联腿机构在四足/两足可重构步行机器人中的应用研究》一文中研究指出步行机器人对行走路面的要求很低,可以跨越障碍物,走过沙地、沼泽等特殊路面,其可以应用于载重行走或者助老助残行走。目前,对步行机构的研究主要集中在串联腿两足或者多足步行机构。本文从研发助老助残步行机器人的角度出发,提出四足/两足可重构并联腿机构步行机器人概念,分析了其相对于串联腿步行机器人的优点,对其并联腿机构和整机进行了运动学建模和分析。通过这些分析,肯定了少自由度并联机构在步行机器人中的应用,为四足/两足可重构并联腿机构步行机器人的动力学分析以及整机优化设计奠定基础。首先,分析了步行机器人的研究现状、步行机器人腿机构的运动特性,提出了3-UPU并联机构在步行机器人中的应用,并对3-UPU并联机构进行了叁维建模和运动分析,根据对3-UPU并联机构的性能分析优选了其作为步行腿机构时的结构参数。其次,利用3-SPU并联机构的几何特性和运动学特性,提出由两个3-SPU并联机构合并为6-SPU并联机构充当两足步行机器人腿机构的合并方案,针对合并得到的叁种典型6-SPU机构进行了运动学分析。再次,针对四足步行机器人和合并得到的两足步行机器人进行了运动学建模,分析了四足步行机器人和两足步行机器人在各种步态时的自由度,并进行了机器人整机的位置反解。根据结论将机器人的位置分析归结为基本腿机构的位置分析,并由此提出了机器人速度和加速度的分析方法。随后,结合典型的爬行步态,对四足并联腿机构步行机器人进行了静态稳定性分析。针对行走过程中存在的重心偏移分析了四足步行机器人的最小静态稳定区域和最大静态稳定区域,并提出增大稳定裕度的一般方法。最后,借助ADAMS软件,对四足步行机器人和两足步行机器人进行了运动学仿真。根据腿机构步态要求,分析了两种足端轨迹时,机器人各分支驱动杆长变化曲线图、驱动关节速度和加速度变化曲线图。(本文来源于《燕山大学》期刊2010-05-01）
王洪波,齐政彦,胡正伟,黄真[10]（2009）在《并联腿机构在四足/两足可重组步行机器人中的应用》一文中研究指出将并联腿机构用于助残步行机器人,可大大提高步行机器人的载重/自重比,从而节省能源,延长行走时间。为此提出并联腿机构四足步行机器人。四足稳定性好,安全性高,但是上下楼梯或台阶时座椅有较大的倾斜。为了解决这一问题,提出一种四足/两足可重组并联腿机构步行机器人。在一般路面采用四足行走,消除使用者乘坐两足步行机器人时的恐惧心理;在上下楼梯或台阶时采用两足行走,弥补四足步行机器人行走时产生的身体倾斜。提出四足/两足可重组步行机器人机构上的实现方法,分析3自由度3-UPU并联机构,以及其两两合并后的6-SPU并联机构,讨论它们在四足/两足可重组并联腿步行机器人中的应用,通过自由度计算进行四足/两足步行机器人的可动性分析,为四足/两足可重组并联腿机构步行机器人的进一步研究奠定了理论基础。(本文来源于《机械工程学报》期刊2009年08期）
并联腿机构论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
在大洋底部蕴藏着丰富的矿产资源,但进行人工勘探和开采的难度很大,为更好地适应复杂多变的海底环境,满足海底矿产资源勘探智能化作业的要求,本文设计了一种具有球面并联腿机构的四足移动机器人,并针对该机器人及其腿部的球面并联机构从以下几个方面展开分析和研究:针对机器人腿部的球面并联机构进行运动学和动力学建模,首先运用螺旋理论对机构的自由度进行分析,确定了其基本的运动状况,然后基于代数消元法给出了机构位置正/逆解的数学机械化求解过程,基于影响系数法求出了速度、加速度的影响系数矩阵,最后依据拉格朗日方法求出了机构的动力学方程。分析结果为后续的步态规划和运动控制提供了理论基础。分析了机器人模型的稳定步态和非稳定步态的迈步过程,以及重心投影点(Center of Gravity,COG)和零力矩点(Zero Moment Point,ZMP)的变化规律;然后,计算出了稳定步态过程中的COG点,并且建立了弹簧负载倒立摆(Spring Loaded Inverted Pendulum,SLIP)模型,求出了非稳定步态中的动态方程和ZMP点具体坐标;接着,确定机器人运动轨迹为复合摆线的形式,并且在建立的约束条件的基础上求解出了摆动相和支撑相中足端参考点的运动轨迹方程。最后,根据建立的运动学模型和运动轨迹方程求出了驱动支链的驱动函数,并得到了其函数变化曲线。基于极限边界搜索算法,对机器人并联腿机构的可达工作空间进行了分析和计算,在设定叁种约束条件的基础上,运用MATLAB软件得到了其工作空间的叁维图形;其次,从机构的边界奇异和内部奇异两个方面对并联腿机构的奇异性进行了计算,得到了机构奇异性存在的位置条件;再次,将雅克比矩阵条件数的倒数作为并联腿机构灵巧度的衡量指标,分析了机构灵巧度的分布特点;最后,基于有限元的分析方法,运用ABAQUS软件分析得到了机构的静态刚度分布特点和多阶模态振型图。对建立的运动学和动力学模型进行了对比验证,结果表明通过理论模型得到的参数变化曲线与虚拟样机仿真得到的参数曲线基本上吻合,验证了理论模型的正确性,精确的运动学和动力学模型为控制系统搭建提供了理论依据。然后,在MATLAB/Simulink上搭建PID控制系统,并且与ADAMS并联腿机构模型进行联合仿真,并且确定了最佳的PID控制参数,使得控制系统的具有最优的动态响应性能和最小的轨迹跟踪误差。最后,加工组装了机器人的实验样机并搭建了运动控制系统,对其单腿迈步运动进行了实验研究,结果表明机器人的单腿迈步运动性能稳定,实际工作状态良好。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
并联腿机构论文参考文献
[1].陈原,何淑垒,姜媛,桑董辉,宁淑荣.轮-腿复合式移动机器人球面并联腿机构的动力学模型[J].光学精密工程.2019
[2].何淑垒.四足移动机器人的球面并联腿机构设计与运动性能研究[D].山东大学.2019
[3].张金山.四足步行机器人的3-5R并联腿机构设计与步态规划[D].山东大学.2019
[4].王晓芸,李磊,崔培.自由度并联腿机构运动学分析[J].石家庄铁路职业技术学院学报.2018
[5].孙乔.直立型并联腿式救灾六足机器人的机构设计与动态步态控制研究[D].上海交通大学.2018
[6].桑董辉,陈原,高军.轮-腿复合移动机器人RUPU-RUPR球面并联腿机构动力学研究[J].农业机械学报.2017
[7].戚开诚,张建军,刘宇红,商鹏.两足并联腿机构工作空间分析[J].河北工业大学学报.2017
[8].徐桂玲.助老助残四足并联腿步行机器人机构设计与分析[D].燕山大学.2010
[9].齐政彦.并联腿机构在四足/两足可重构步行机器人中的应用研究[D].燕山大学.2010
[10].王洪波,齐政彦,胡正伟,黄真.并联腿机构在四足/两足可重组步行机器人中的应用[J].机械工程学报.2009