二自由度七連桿機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

羅中華

(上海建橋?qū)W院機(jī)電學(xué)院，上海 201306)

工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是中國智能制造領(lǐng)域的突破口和重要抓手，被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個國家高端制造業(yè)水平和科技創(chuàng)新能力的重要標(biāo)志[1-2]。移動機(jī)器人是機(jī)器人的一種類型，由計(jì)算機(jī)控制，具有移動、自動導(dǎo)航、多傳感器控制、網(wǎng)絡(luò)交互功能等。按運(yùn)動方式的不同，移動機(jī)器人可分為輪式、履帶式和足式機(jī)器人等，相比于輪式和履帶式機(jī)器人，足式機(jī)器人對復(fù)雜地形和非結(jié)構(gòu)化環(huán)境具有更強(qiáng)的適應(yīng)性[3-4]。移動機(jī)器人廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，在食品領(lǐng)域的應(yīng)用包括食品加工、包裝、分揀及碼垛。在食品領(lǐng)域機(jī)器人中，應(yīng)用多連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)比較多[5-7]。隨著美國波士頓動力公司設(shè)計(jì)、制造的系列足式移動機(jī)器人的大規(guī)模應(yīng)用，可移動式機(jī)器人的發(fā)展已進(jìn)入了新時期。其應(yīng)用范圍拓展到了軍事、災(zāi)害救援、地質(zhì)勘探、核事故搶險(xiǎn)、生活服務(wù)等領(lǐng)域[8-9]。

多連桿機(jī)構(gòu)廣泛地應(yīng)用于移動機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)，目前已有單腿、雙腿、4腿、6腿和8腿足式機(jī)器人[10]。腿部運(yùn)動機(jī)構(gòu)是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)預(yù)定動作及軌跡的關(guān)鍵部件之一[11]，有較多學(xué)者[12-14]對腿部運(yùn)動機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。但現(xiàn)有移動機(jī)器人腿部多連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究不夠完善，主要體現(xiàn)為優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)不夠準(zhǔn)確、約束條件不完整等，導(dǎo)致現(xiàn)有優(yōu)化的多連桿機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)足端的實(shí)際軌跡曲線與理想軌跡曲線誤差較大。……