● 摘要
四足行走机器人运动灵活，地形适应能力强，在军事、民用、资源勘探、地理探险等方面拥有巨大的应用价值。足式运动方式具有良好的机动性，有较好的对不平地面的适应能力，可在松软地面和带有障碍物的不规则地面上驮重物运输，可在极限环境下代替人工作业，因此其具有广泛的应用前景。但是四足行走机器人的结构复杂，运用传统的研究方法设计不仅周期长，成本大，而且直观性较差。为了提高四足行走机器人的设计效率和可靠性，本文采用虚拟样机技术对四足行走机器人进行仿真研究。本文的主要内容包括： (1) 机械结构设计。本文仿照生物的狗的结构模型，并进行了一定的简化设计了四足行走机器人的机械结构。 (2) 运动学和动力学分析。基于机器人的机械结构，对四足行走机器人模型进行了运动学和动力学分析，建立了机器人的运动学、动力学方程组和雅克比矩阵，为后面的仿真研究提供了理论基础。 (3) 虚拟样机的构建。参照四足行走机器人的机械结构，运用三维绘图软件SolidWorks建立了机器人的三维实体模型，并应用专用的接口模块将模型导入到机械系统动态仿真软件ADAMS，添加约束、驱动、施加外力，建立四足行走机器人的虚拟样机，为后面的仿真研究提供模型。 (4) 仿真分析。首先设计了四足行走机器人的对角小跑步态，接着完成了各腿部关节运动控制规律的设定，在ADAMS/View环境下对机器人的虚拟样机进行了动画仿真，并得到了一系列的数据和曲线，不仅验证了设计方案和机构设计的合理性，也为后续研究工作提供了有价值的参考数据。