六足机器人整体运动学分析与结构选型

简介：
本研究聚焦于六足机器人的设计与优化，涵盖其运动学建模、步态规划及关键组件的选择，旨在提升机器人的机动性和稳定性。 六足机器人的整机构型设计与运动学模型是机器人样机研制及行为控制的基础。通过GF集理论解释了六足机器人整结构型设计的核心在于解决机械腿在机身平台上的布局问题，并基于仿生学原理提出了五种不同的整体构型方案。文中介绍了一种三自由度并联驱动的腿部机构，利用闭环矢量链和求导的方法建立了该腿部机构下的六足机器人的运动学模型。 本段落还提供了六足机器人整机运动学理论及仿真算例，并推导出了速度与加速度的理论值以及相应的仿真拟合图。拟合结果显示：角速度、角加速度的理论预测值与仿真实验结果的最大误差分别为10^-2 rad/s和10^-3 rad/s^2，从而验证了所建立模型的有效性。 基于上述运动学理论模型，文章绘制了不同构型下六足机器人的工作空间分布图，并选择了两个具有较大工作空间的整机构型。接着对这两种构型下的机器人进行了详细的性能对比分析，最终选定了一种能够更好地发挥该腿部综合运动能力的整体设计方案。这项研究为后续对该六足机器人的深入探索打下了坚实的理论基础。 此外，所采用的整机运动学建模方法同样适用于其他类型的六足机器人设计与开发。