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1、诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 基于ADAMS的四足机器人的结构设计及运动仿真分析 系部： 机械工程系 专业： 机械电子工程 学号： 学生： 指导教师（含职称）： 1课题意义及目标 通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，了解四足机器人的设计规范、计算方法及设计思想等内容，选择合理的结构和驱动，为我在毕业后从事机器人设计研究工作打好基础。这次设计是以四足哺乳动物为模型，给出一种四足机器人的结构设计方案，然后对该机器人进行三维建模，并采用ADAM
2、S软件建立虚拟样机，最后再对分析结果进行仿真验证，目的是看在新设计的歩态运动规律下机器人四足关节处的受力状况并观察其行走步态。2主要任务（1）查阅机器人跑步姿态的相关文献，掌握四足机器人的歩态运动规律。（2）完成四足机器人的运动方案设计。（3）重点完成四足机器人的驱动结构设计，并且完成驱动部件的运动规律计 算，绘制四足机器人的总装配图及驱动部件的零件图。（4）通过建立四足机器人的三维模型，并绘制相应的工程图。（5）在ADAMS完成机器人的运动仿真，并对仿真结果进行分析。（6）认真撰写毕业论文。3主要参考资料1 张锦荣. 基于虚拟样机的四足机器人的仿真研究D.西安：西北工业大学，2007.2 金
3、清肃. 机械设计课程设计M.湖北：华中科技大学出版社，2003.3 贾林. 四足机器人对角歩态控制研究D.成都：电子科技大学，2013.4 李增刚. ADAMS入门详解与实例M.北京：国防工业出版社，2006. 5 陈德明. 四足仿生机器人运动控制系统的设计和实现D.西安：西北工业大学，2007.4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1发放设计题目及选题及开题答辩2014年12月1号2014年12月30号2确定设计方案，装配的三维结构设计2014年12月31号2015年3月15号3设计结构优化、修改，装配二维图的制作2015年3月16号2015年4月16号4零件二维图的制作以及论文资料收集编写
4、，并对三维结构进行运动仿真分析。2015年4月16号2015年5月16号5出图、打印、资料整理、撰写毕业论文、准备答辩2015年5月16号2015年6月5号审核人： 年 月 日基于ADAMS的四足机器人的结构设计及运动仿真分析摘 要：进入二十一世纪以来，人类已迈入了信息时代。引人注意的是，四足机器人正逐渐成为其中的代表产品。由于四足机器人具有很强的灵活性和环境适应能力，现已广泛应用于排雷、探险、抢险救灾等危险的工种当中。关于四足机器人的研成为机器人研究领域的一个重要课题。 本文以四足机器人为研究对象，分析了其运动性能。以地球上四足哺乳动物（如猫、狗、豹子等）为模型，提出一种四足机器人的结构设计
5、方案，并建立机器人的运动坐标系和单腿的D-H坐标系，进行运动学分析。利用Solidworks建立三维实体模型，再在建好的机器人三维模型的基础上，利用动力学分析软件ADAMS进行运动仿真，并根据后处理曲线分析其运动性能。关键词：四足机器人,运动学方程,D-H方法,运动仿真The Structural Design and Motion Simulation Analysis of quadruped robot based on ADAMSAbstract：Since we entered the 21st century, Mankind has entered the information
6、 age . Quadruped robot has become one of the representative products. Because of the strong environmental adaptability and flexibility, it has been widely used in mine, exploration, disaster relief and other dangerous types of work among. The study of quadruped robot has become an important topic in
7、 the field of robotics research.In this paper, conducted research on the motion performance of the quadruped robot. Based on the four-legged mammal on earth as the motion model,such as dogs, cats, leopard, etc.And a structure design scheme of quadruped robot is been put forward. Built the movement o
8、f the robot coordinate system and one leg of the D-H coordinate system, The Kinematic Analysis of the robot was conducted. Established the three-dimensional model of the robot in Solidworks.Based on the 3D model of the quadruped robot, the motion simulation of the robot was accomplished by using ADA
9、MS.Analyzed the motion performance of the robot according to the post-processing curve.Keywords: quadruped robot, Kinematic equations, D-H method, kinetic simulation目 录1 绪论11.1 课题背景及研究的目的及意义11.2 四足机器人国内外研究概况21.2.1 国外机器人的研究状况21.2.2 国内机器人研究状况51.2.3 未来机器人的研究方向61.3 本次设计研究的主要内容72 四足机器人的结构设计82.1 结构综述82.2
10、四足机器人整体结构方案设计82.2.1 驱动方式的选择82.2.2 传动系统的选择92.2.3 整体结构方案设计92.3 机器人腿部结构设计102.3.1 四种典型腿部结构的优缺点112.3.2 腿部三大传动系统的传动路线设计122.3.3 腿部传动齿轮的设计及校核142.3.4 腿部小齿轮传动轴的设计192.4 本章小结253 四足机器人的的运动学分析263.1 运动学概述263.1.1 D-H表示法263.1.2 齐次坐标变换矩阵及连杆坐标系间矩阵变换273.2 机器人的运动学分析293.2.1 单腿D-H坐标系的建立293.2.2 D-H参数的确定303.2.3 机器人正向运动学303.
11、2.4 机器人逆向运动学323.3 本章小结374 四足机器人在ADAMS中的运动仿真及分析384.1 ADAMS仿真软件简介384.2 四足机器人的行走步态384.3 机器人运动仿真404.4 运动仿真的后处理及力矩曲线分析464.5 本章小结485 结 论49参考文献50致 谢51III太原工业学院毕业设计1 绪论1.1 课题背景及研究的目的及意义随着经济的发展和科技水平的提高，人类已经越来越迫切的希望从各种危险、复杂、单一重复的工作中解放出来，而为了解决这一难题，人们研发制造了能够代替他们从事类似危险复杂工作的助手-机器人。机器人技术综合了机械与精密机械、微电子技术、自动控制技术、传感器
12、、信息处理技术、仿生科学和人工智能等多项现代化技术，是目前发展最迅速、技术最密集、理论最先进的一项技术。它涵盖了一个国家的机械制造业、材料研发及应用、电子技术及微电子产业、高新技术产业等绝大多数领域，它集中体现了一个国家的工业发展水平，代表未来工业发展的主要方向。同时也是各个国家相互竞争的一个技术制高点。如今，随着经济的发展，人们越来越频繁的在一些环境复杂多变且恶劣的地方作业，如森林火灾现场、反恐排雷现场、核电站核原料泄露及深海作业等高危恶劣环境，这给人们的身心安全带来了巨大的隐患。因此，人们迫切的希望采用机器人来代替人们在这些危险的特殊环境下工作。其中四足机器人是机器人研究的一个重要分支。众
13、所周知，机器人腿的数量对足式机器人的前进速度、控制难度、行走稳定性和步态选择有更为直接的影响。与传统的单足机器人、二足机器人相比，四足机器人的承载能力更强，稳定性更好。与六足、八足等多足机器人相比，其结构更加简单，质量轻且更加容易控制。四足机器人能够实现静态稳定行走和动态稳定行走，例如四足动物的爬行、漫步就属于静态稳定行走；四足动物的慢跑、奔跑、跳跃等属于动态稳定行走。上述步态可使四足机器人能够在各种复杂恶劣的环境下行走，体现了强大的环境适应性。因此，关于它的研究也引起了越来越多的国家的重视和青睐。本次课题的目的及意义是通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解四足机器人的机械结
14、构和歩态运动规律，选择合理的驱动方案，重点完成驱动部分的运动规律计算，并对其机械结构进行优化设计。了解这方面的设计规范、计算方法及设计思想等内容，为学生在毕业后从事机器人设计研究工作打好基础。1.2 四足机器人国内外研究概况1.2.1 国外机器人的研究状况自二十世纪五十年代以来，四足机器人技术得到了飞速发展，很明显国外的机器人研究遥遥领先于国内，四足机器人的出现给那些在极端危险环境下工作的工人带来了福音。目前，在国外已有相当数量的四足机器人投入了实用，效果非凡，给人们的生活带来了极大的方便。本文特意选取了几个典型的四足机器人来阐述国外四足机器人的研究现状。1.四足机器人KUMO在1976年，美国机器人科学家成功研制了世界上第一台四足步行机器人。特点是：它腿部细长，采用桁架结构。能够在崎岖不平的地面上稳定行走，可以在不接触障碍物的前提下越过；能够进行全方位的步态行走而不会出现打滑现象。2.多用途机器人小狗（Little Dog）和大狗（Big Dog） 图1.1 Little Dog
