本發(fā)明涉及一種機(jī)器人設(shè)計方法，具體涉及一種新型的機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型設(shè)計方法，屬于智能電子產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在國內(nèi)外的機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)選擇中，具有代表性的主要有輪式、腿式、履帶式等幾種行走機(jī)構(gòu)，其根據(jù)使用場合不同，又從3個輪到多個輪、多腿式、兩條履帶到多條履帶不等，此外移動平臺的作業(yè)環(huán)境非常復(fù)雜，其環(huán)境因素主要包括所有的天然環(huán)境，以及各種人工干預(yù)的環(huán)境，稱之為非機(jī)構(gòu)化環(huán)境，對于移動機(jī)器人來說，非結(jié)構(gòu)環(huán)境是多樣的，復(fù)雜的三維地形，一般由平坦的地面、斜坡、障礙、臺階、壕溝、淺坑等地形組成，實質(zhì)上，最典型的情況是斜坡、向上和向下的臺階，所有的地形可簡化為以上三種典型地形的組合，移動機(jī)構(gòu)只要能夠通過上述三種地形及其組合，即可通過一系列動作序列通過各種復(fù)雜的三維環(huán)境。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
（一）要解決的技術(shù)問題
為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種新型的機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型設(shè)計方法，機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中完成復(fù)雜的任務(wù)，能夠跨越臺階、壕溝等障礙，具有爬坡能力，在直行路面能以較快的速度行走。
（二）技術(shù)方案
本發(fā)明的新型的機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型設(shè)計方法，包括以下步驟：
第一步：通過對國內(nèi)外移動機(jī)器人的整機(jī)性能以及移動機(jī)構(gòu)的研究概況的調(diào)查分析，以及對現(xiàn)今國內(nèi)外幾種典型的移動機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的研究比較，總結(jié)并綜合其各自的優(yōu)缺點，結(jié)合機(jī)器人的功能，設(shè)計虛擬樣機(jī)模型；
第二步：對機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)模型在如壕溝、臺階等障礙的非結(jié)構(gòu)環(huán)境下進(jìn)行了越障和轉(zhuǎn)向等運動分析，在此前提下進(jìn)行機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計，對機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)在平地和斜坡模式下所需的驅(qū)動電機(jī)功率進(jìn)行了計算，根據(jù)電機(jī)、減速器的結(jié)構(gòu)尺寸以及行走機(jī)構(gòu)的運動分析結(jié)果對機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了包括驅(qū)動系統(tǒng)、擺臂系統(tǒng)以及曲柄連桿履帶系統(tǒng)在內(nèi)的機(jī)構(gòu)設(shè)計；
第三步：應(yīng)用建模軟件UG完成了對機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)零部件的三維參數(shù)化建模，創(chuàng)建機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)模型和典型的高臺壕溝地形，并實現(xiàn)UG三維虛擬樣機(jī)模型向多剛體動力學(xué)軟件ADAMS/VIEW的實體轉(zhuǎn)換傳遞；
第四步：在ADAMS/VIEW環(huán)境下對機(jī)器人虛擬樣機(jī)模型的質(zhì)量、材料、各部件的約束及驅(qū)動起始條件進(jìn)行了設(shè)置，針對典型的非結(jié)構(gòu)環(huán)境，對機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)樣機(jī)模型進(jìn)行了在壕溝、高臺地形下的運動仿真，得到并驗證了機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)運動速度、擺臂力矩以及驅(qū)動力矩是否滿足實際條件下的需求，能否完成所提出的越障指標(biāo)及性能。
進(jìn)一步地，所述行走機(jī)構(gòu)由輪式、履帶式和曲柄連桿結(jié)構(gòu)的擺臂機(jī)構(gòu)組合而成。
進(jìn)一步地，所述第二步中的電機(jī)和減速機(jī)分別為Maxon直流伺服電機(jī)及Eisele減速器。
（三）有益效果
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的新型的機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型設(shè)計方法，機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中完成復(fù)雜的任務(wù)，能夠跨越臺階、壕溝等障礙，具有爬坡能力，在直行路面能以較快的速度行走。
具體實施方式
一種新型的機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型設(shè)計方法，包括以下步驟：
第一步：通過對國內(nèi)外移動機(jī)器人的整機(jī)性能以及移動機(jī)構(gòu)的研究概況的調(diào)查分析，以及對現(xiàn)今國內(nèi)外幾種典型的移動機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的研究比較，總結(jié)并綜合其各自的優(yōu)缺點，結(jié)合機(jī)器人的功能，設(shè)計虛擬樣機(jī)模型；
第二步：對機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)模型在如壕溝、臺階等障礙的非結(jié)構(gòu)環(huán)境下進(jìn)行了越障和轉(zhuǎn)向等運動分析，在此前提下進(jìn)行機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計，對機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)在平地和斜坡模式下所需的驅(qū)動電機(jī)功率進(jìn)行了計算，根據(jù)電機(jī)、減速器的結(jié)構(gòu)尺寸以及行走機(jī)構(gòu)的運動分析結(jié)果對機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了包括驅(qū)動系統(tǒng)、擺臂系統(tǒng)以及曲柄連桿履帶系統(tǒng)在內(nèi)的機(jī)構(gòu)設(shè)計；
第三步：應(yīng)用建模軟件UG完成了對機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)零部件的三維參數(shù)化建模，創(chuàng)建機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)模型和典型的高臺壕溝地形，并實現(xiàn)UG三維虛擬樣機(jī)模型向多剛體動力學(xué)軟件ADAMS/VIEW的實體轉(zhuǎn)換傳遞；
第四步：在ADAMS/VIEW環(huán)境下對機(jī)器人虛擬樣機(jī)模型的質(zhì)量、材料、各部件的約束及驅(qū)動起始條件進(jìn)行了設(shè)置，針對典型的非結(jié)構(gòu)環(huán)境，對機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)樣機(jī)模型進(jìn)行了在壕溝、高臺地形下的運動仿真，得到并驗證了機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)運動速度、擺臂力矩以及驅(qū)動力矩是否滿足實際條件下的需求，能否完成所提出的越障指標(biāo)及性能。
其中，所述行走機(jī)構(gòu)由輪式、履帶式和曲柄連桿結(jié)構(gòu)的擺臂機(jī)構(gòu)組合而成。
所述第二步中的電機(jī)和減速機(jī)分別為Maxon直流伺服電機(jī)及Eisele減速器。
上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本發(fā)明設(shè)計構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。