主—被动变刚度柔性单腿建模及能耗分析

摘要：

为了改善传统刚性足式机器人运动高能耗问题,通过仿生学研究总结人类跑跳运动刚度与能效相关性,建立具有主—被动复合变刚度的串联柔性单腿数学模型,对减速器、柔性关节阻尼、功率流进行了详细描述;选定单腿模型主要参数并结合仿生学设计关节“三段式”被动变刚度特性,采用Hertz模型进行触地碰撞仿真,验证了具有被动变刚度特性的柔性单腿比定刚度柔性单腿具有更好的稳定性;通过对原地跳跃运动、支撑相水平运动两个过程的仿真计算,得出不同运动情况下腿部刚度与能耗的变化规律.研制了具有主—被动复合式变刚度柔性关节及基于该关节的单腿样机,联合NI-cRIO系统实验,验证了不同运动情况下合理调整刚度系数能够改善足式机器人能耗的结论,与仿生学研究相符.

关键词：柔性关节、主动变刚度、被动变刚度、柔性单腿、仿生学

所属期刊栏目：23

分类号：TP24(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金资助项目61503119;河北省优秀青年基金资助项目YQ2014027;河北省高等学校科学技术研究资助项目QN2017047.Project supported by the National Natural Science Foundation,China61503119;the Excellent Youth Foundation of Hebei Provincial Scientific Committee,ChinaYQ2014027;the Science and Technology Program in Higher Education of Hebei Province,ChinaQN2017047

在线出版日期：2018-04-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：2719-2727