履带式移动机器人虚拟样机与动力学分析

摘要

便携式地面移动机器人由于其广泛的应用性，成为了当今机器人领域的一个研究热点。介绍了机器人产生的背景以及国内外研究的现状，并且简单介绍了虚拟样机技术，同时在Solid Works上建立了移动机器人的零件和装配体的三维模型，并且使用有限元软件COSMOS works对三维模型及个别零部件进行静力学和强度分析。由于履带式与轮式运动特性的巨大差异，重点分析了履带式机器人运动过程中的动力学，详细分析机器人直线运动和转向运动，建立动力学模型。 针对机器人“履带-关节”的特殊结构，主要分析了移动机器人越障的整个过程。对越障的每个动作都进行了力学分析，建立了力学方程。 最后阐述了ADAMS的建模理论和分析方法，利用强大的动力学仿真软件ADAMS对移动机器人直线运动和越障进行模拟，分析直线运动过程履带与地面的摩擦力与动力的关系，越障过程中摆臂所受的阻力矩以及在越障过程中各参数之间的关系，并模拟出各参数的关系图，为今后移动机器人机械设计和控制电路提供有力的数据。

目录

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英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2机器人发展阶段及方向

1.3国内外研究状况

1.4虚拟样机技术

1.4.1虚拟样机技术概述

1.4.2虚拟样机技术与多体系统动力学

1.5本文的主要工作

2三维实体的建模与装配

2.1Solid Works开发技术简介

2.2在Solid Works中创建零配件及装配体

2.2.1移动机器人结构设计

2.2.2车体的整体装配

2.3有限元法与COSMOS Works

2.3.1有限元法

2.3.2COSMOS Works应用

3履带式移动机器人动力学分析

3.1概述

3.2直线运动

3.2.1履带机器人直线行驶动力学方程

3.3转向运动

3.3.1转向运动学分析

3.3.2转向运动学模型

4机器人地面的运动分析

4.1斜坡行驶

4.2机器人上下障碍

4.2.1机器人越过障碍物

4.2.2机器人下障碍物的过程分析

5 ADAMS软件

5.1 ADAMS功能概述

5.1.1 ADAMS的一些主要组件

5.1.2ADAMS建模、仿真的步骤

5.2 ADAMS的建模功能及建模机制

5.2.1给零件施加约束和运动

5.2.2给零件施加作用力

5.2.3 ADAMS多刚体的坐标系统

5.2.4ADAMS多刚体的自由度

5.2.5 ADAMS多刚体动力学方程

5.3 ADAMS的分析功能

5.3.1 ADAMS中的测量

5.3.2数据单元和系统单元

5.3.3用ADAMS进行仿真

5.3.4模型参数化

5.3.5对模型进行参数分析

5.4仿真试验

6总结

6.1本文总结

6.2未来的工作

致 谢

参考文献