八足机器人
本文主要通过单个电机控制蜘蛛8条腿(8套连杆机构),实现简单的前进后退的运动。后续还会有其他更复杂的多足机器人仿真分析,该机器人的简单运动视频如下:
1.建立蜘蛛模型
通过Creo建立蜘蛛8个腿(连杆机构)、主干、驱动齿轮并完成装配,本文中没有建立与齿轮相关的驱动轴及相关电机(Adams里面可以将驱动直接加在齿轮上,因此没有必要建立相关的驱动机构)。具体的模型如下图所示:
2.Adams模型处理及设置
2.1赋予材料
为蜘蛛的腿系、齿轮、主干设置材料,设置材料后各零部件自动产生质心等其他参数。
2.2建立连接
以一组腿系为例,建立6个旋转副:其中5号旋转副为腿系与齿轮连接;4、6号旋转副是腿系与主干连接,其他几个旋转副为腿系内部铰接的连接。同时六个齿轮间也需要建立相关的旋转副,具体如下图所示:
2.3建立驱动
本文所对应的正常的蜘蛛机器人是通过电机—齿轮组—驱动轴—齿轮(上图中黄色的齿轮),为简化建模步骤,直接将两个相同的驱动加到黄色齿轮上如下:
2.4建立接触
本次仿真需要建立的接触共两种:(1)齿轮之间的接触,接触设置默认即可,也可以通过建立齿轮副实现传动,(2)腿与地面的接触,腿与地面的接触需要添加摩擦力(没有摩擦力机器人会在原地运动,不会前进或后退)并且调整刚度实现机器人的稳定运动。
3.结果后处理
模型设置好后,开始进行仿真计算,由于接触对设置的比较多,用时比较长,有条件的可以使用多线程进行计算(购买SMP插件)。
如下为蜘蛛在运动过程中质心位置(竖直方向)的变化曲线:
本次仿真为简单的八足机器人仿真,后续还会有相对复杂的六足、四足机器人的仿真分析。
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