【正文】 ) 式中： 2221 2 3 1 321D B B B B B? ? ? ? ?； 畢業(yè)論文 _可調(diào)式行走機構(gòu)設(shè)計 運動學分析和建模 13 4E BB?? ； 2221 2 3 1 321F B B B B B? ? ? ? ?； 20 14123x l lB l??? ； 22223ylB l?? ； 21323lB l? 。 代入方程（ 19）可得： ? ? ? ? ? ?2 2 2 2 21 3 2 31 2 3 1 1 2 1 4 0 A A A t A A t A A t? ? ? ? ? ? ? ? (20) 整理可得： ? ? ? ?2 2 2 2 2 2 21 3 2 3 1 31 2 3 1 2 32 1 4 2 1 0A A A A A t A A t A A A A A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (21) 這樣就有： 21142 t a n2B B ACacA???? ? ?? ???? (22) 式中： 2221 2 3 1 321A A A A A A? ? ? ? ?； 13 4B AA?? ； 2221 2 3 1 321C A A A A A? ? ? ? ?； 方程式（ 21）可以得到兩個 11? 值，取 ? ?11 0 90? ?的值。 逆解求解 過程如下： 由式（ 7）可得： ? ? ? ? ? ?1 1 1 11 2 1 3 1 113c o sc o s c o s xl AAl?????? ? ? (12) 式中：113xA l?? ； 12213ylA l?? 。 畢業(yè)論文 _可調(diào)式行走機構(gòu)設(shè)計 運動學分析和建模 圖 3 行走機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖 行走機構(gòu)位置逆解分析 根據(jù)行走機構(gòu)的運動協(xié)調(diào)性和機器人動力學推 倒，進行了行走機構(gòu)尺度綜合。 li0(i=1,2)表示支鏈 i連架桿虎克鉸中心到坐標系原點的距離， li1(i=1,2)表示支鏈 i第 1根桿的長度，li2(i=1,2)表示支鏈 i第二根桿的長度， li3(i=1,2)表示支鏈 i第三根桿的長度， li4(i=1,2)表示支鏈 i第四根桿的長度。以 Ai(i=1,2)的連線所在的直線為 x軸，以 Ai(i=1,2)的中點為原點 o，以與 x軸垂直的方向為 y軸建立直角坐標系 oxyz。 畢業(yè)論文 _可調(diào)式行走機構(gòu)設(shè)計 運動學分析和建模 圖 2 可調(diào)式雙足行走機構(gòu)三維實體圖 如圖 3所示，為可調(diào)式雙足行走機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖。 系統(tǒng)描述與坐標系的建立 如圖 1所示，為可調(diào)式雙足行走機構(gòu)的方案圖，行走機構(gòu)每條腿由 兩條對稱 圖 1 行走機構(gòu)方案圖 的支鏈組成，形成并聯(lián)機構(gòu)。在本文中，將分別介紹行走機構(gòu)的運動學逆解的求取步驟。即已知機構(gòu)末端執(zhí)行器 (手爪 )的空間位置和姿態(tài)，來求取各個關(guān)節(jié)的相應(yīng)的參數(shù)值。即已知各個關(guān)節(jié)的參數(shù)，來求取末端執(zhí)行器 (手爪 )的空間位置和姿態(tài)，也即求運動學的正解。 1953年，由Denavit和 Hartenberg提出了一種通用的建立機構(gòu)的運動學方程的方法，即用一個4? 4的齊次變換矩陣來描述相鄰兩連桿之間的空間關(guān)系，然后推導(dǎo)出 “末端坐標系 ”相對于 “參考坐標系 ”之間的等價齊次變換矩陣，從而建立機械手的運 動方程。連桿關(guān)節(jié)由驅(qū)動器驅(qū)動，關(guān)節(jié)與關(guān)節(jié)之間 的相對運動導(dǎo)致連桿的運動，從而使末端達到所需的位姿。 圖 10 777 型大型客機 畢業(yè)論文 _可調(diào)式行走機構(gòu)設(shè)計 運動學分析和建模 本文 主要研究的內(nèi)容 對可調(diào)式雙足行走機構(gòu)的發(fā)展歷史及趨勢以及其在相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用進行相關(guān)的資料收集，進行分析研究，熟悉相關(guān)機構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀； 熟悉、理解所研究可調(diào)式雙足行走機構(gòu)的運動學分析的概念、機構(gòu)組成原理、運動形式以及驅(qū)動模式，建立該機構(gòu)的運動學位置反解方程； 掌握并能熟練應(yīng)用 Solidworks、 ADAMS 等三維建模、仿真軟件，建立可調(diào)式雙足行走機構(gòu)的運動學分析的仿真模型； 在三維實體環(huán)境中，識別可調(diào)式雙足行走機構(gòu) 的設(shè)計參數(shù)，針對不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)，評價機構(gòu)的各項性能指標，繪制性能圖譜； 對機構(gòu)主要部件進行尺度設(shè)計使其滿足特定工作任務(wù)需求，并繪制零件及裝配圖紙； 總結(jié)設(shè)計內(nèi)容，按照我校關(guān)于畢業(yè)設(shè)計論文的相關(guān)要求，撰寫具有一定質(zhì)量水平的畢業(yè)論文； 圖 11 虛擬制造和動態(tài)模擬 畢業(yè)論文 _可調(diào)式行走機構(gòu)設(shè)計 運動學分析和建模 第二章 可調(diào)式雙足行走機構(gòu)運動學分析 機構(gòu)運動學分析總述 行走機構(gòu)可以看作剛性多連桿機構(gòu)，它是由一系列連桿通過旋轉(zhuǎn)或移動關(guān)節(jié)串聯(lián)而成。 基于產(chǎn)品的數(shù)字化模型，應(yīng)用先進的系統(tǒng)建模和仿真優(yōu)化技術(shù)，虛擬制造實現(xiàn)了從產(chǎn)品的設(shè)計、加工、制造到檢驗全過程的動態(tài)模擬 (如圖 11)，并對 其 運作進行了合理的決策與最優(yōu)控制 。在這一領(lǐng)域，美國處于國際研究的前沿 ， 福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司在新型汽車的開發(fā)中已經(jīng)應(yīng)用了虛擬制造技術(shù)，大大縮短了產(chǎn)品的發(fā)布時間。本文將對鑿巖機行走機構(gòu)進行實體建模，制造虛擬樣機，同時進行運動仿真。 一般來講， 虛擬樣機技術(shù)是將 CAD建模技術(shù)、計算機支持的協(xié)同工作 (CSCW)畢業(yè)論文 _可調(diào)式行走機構(gòu)設(shè)計 運動學分析和建模 技術(shù)、用戶界面設(shè)計、基于知識的推理技術(shù)、設(shè)計過程管理和文檔化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)集成起來，形成 一個基于計算機、桌面化的分布式環(huán)境以支持產(chǎn)品設(shè)計過程中的并行工程方法 。 虛擬樣機與運動仿真 虛擬樣機技術(shù)是上世紀 80 年逐漸興起、基于計算機技術(shù)的一個新概念。基于被動行走的雙足運動，一般不對各個關(guān)節(jié)的運動軌跡進行精確的規(guī)劃，直接施加較簡單的驅(qū)動和控制即可實現(xiàn)行走?；谥鲃涌刂频碾p足行走中，一般在所有關(guān)節(jié)都施加驅(qū)動，各個關(guān)節(jié)的運動軌跡是事先指定好的，根據(jù)期望的關(guān) 節(jié)軌跡，計算各時刻所需要施加的驅(qū)動力矩，用軌跡跟蹤的方法控制機器人各關(guān)節(jié)準確跟蹤事先指定的軌跡。這種運動方式的雙足機器人，具有更高的運動效率，而且更容易實現(xiàn)較高速度的行走。與基于 ZMP 控制的行走方式相比，基于極限環(huán)的行走 (limitcycle walking)中的限制條件更為寬松。這種機器人在行走過程中，支撐腿的腳掌與地面保持全接觸的狀態(tài)。靜態(tài)行走的優(yōu)點是可以時刻保證穩(wěn)定性，缺點是行走速度會受到極大的限制。將能包容機器人足底與地面之間的所有接觸點的最小多邊形區(qū)域稱為支撐多邊形 ， 則在靜態(tài)行走中，在運動過程中行走者的質(zhì)心在地面上的投影始終不超過支撐多邊形的范圍。 雙足行走機器人的分類 目前國內(nèi)外對雙足行走運動的研究，可以從穩(wěn)定性角度和力學角度進行分類。 近期清華大學在 985 計劃的支持下設(shè)計出了仿人型機器人 THBIP1， 該機器人具有 32 個自由度 ， 高 170 畫 ， 重 130kg,具有良好的自適應(yīng) 能力和反應(yīng)能力。 2020 年又制造了 “交龍”號輪椅機器人，“交龍”號的智能輪椅配備有激光測距雷達和視覺傳感器，可以通過引導(dǎo)和實踐自動記憶環(huán)境地圖，具有高精度自定位能力，該輪椅具有靈敏迅捷的躲避障礙和路徑規(guī)劃能力、觸摸屏和語音交互功能以及高度的安全性和機動性 。的斜坡其后 ， 于 2020 年又研制出了仿人型機器人“先行者”號， 如圖5 所示， 它的控制系統(tǒng)擁有一定的語言功能 ， 實現(xiàn)了機器人技術(shù)的重大突破 。特別是 21 世紀以來，機器人技術(shù)發(fā)展更是突飛猛進，無論 是工業(yè)還是服務(wù)業(yè)領(lǐng)域都有了較大的發(fā)展。還有可以自由