校企合作畢業(yè)設(shè)計

彈性四足步行機器人設(shè)計與建模仿真分析

“優(yōu)秀設(shè)計”二等獎

資助企業(yè): 上海智能制造功能平臺有限公司

資助年份: 2022

企業(yè)導(dǎo)師: 付傲然

指導(dǎo)教師: 陳根良

項目成員: 李佳澳,陸瑜亮,姚思越

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項目簡介

項目概述

隨著科技發(fā)展,機器人越來越多參與到復(fù)雜、極端的環(huán)境中作業(yè),如科考救援、星際探索、軍事偵查等。強地形適應(yīng)性、環(huán)境感知能力以及運動穩(wěn)定性是該類機器人的核心需求。本課題將彈性板引入四足機器人設(shè)計,利用彈性板大變形與儲能特性設(shè)計出一種新式的彈性四足步行機器人,建立實體模型并實現(xiàn)彈跳落地緩沖、行走步態(tài)控制與環(huán)境感知分析等功能的閉環(huán)傳感反饋控制。


項目目標

(1)完成一種基于彈性板的彈性四足步行機器人的構(gòu)型設(shè)計,并完成實時且有較高精度的力學建模。

(2)設(shè)計傳感器布置方案與反饋算法并減小傳感器讀數(shù)隨機誤差帶來的影響。

(3)基于傳感器信息實現(xiàn)反饋控制,完成對周圍環(huán)境的感知

(4)實現(xiàn)行走步態(tài)控制與起跳落地緩沖控制,減小結(jié)構(gòu)在運動過程中所收到的剛性沖擊。

(5)完成所需的驅(qū)動部分設(shè)計與實物部分設(shè)計,并繪制相應(yīng)的三維模型與零件圖。


項目成果

(1)本項目初步完成了彈性四足步行機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計與實體設(shè)計,實現(xiàn)了將電機勻速轉(zhuǎn)動變換為往復(fù)擺動的驅(qū)動機構(gòu)。

(2)本項目建立了腿部的力學模型,同時使用冗余數(shù)量的傳感器實現(xiàn)了對外部載荷的感知反饋。利用傳感信息,完成了對障礙高度與剛度的檢測方案與仿真。

(3)本項目完成了對腿部的主動控制仿真,設(shè)計整機行走步態(tài)與控制策略,同時實現(xiàn)了機器人從起跳到落地緩沖完整過程的動態(tài)仿真,減小了對機構(gòu)的剛性沖擊。


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