单自由度八杆仿生机构构型与尺度同步设计方法

摘要

单自由度八杆仿生机构杆长参数较多,是仿生机器人领域研究的难点之一。为提高设计效率,提出一种构型与尺度同步设计方法。在选定的运动链和机架的基础上,以不等式形式分步给出运动可行性及外形约束条件,使得上一步的杆长可作为下一步求解的已知值。通过该过程,在得到八杆仿生机构构型的同时,快速得到所有杆长的初步可行域。循环上述过程,逐步缩小约束条件的范围,可使得八杆机构的杆长快速接近目标值。在此基础上,分类讨论了连杆搭接顺序、约束条件及基本运动链的差异对求解难度及构型结果的影响。利用所提出的单自由度八杆仿生机构的设计方法,在对初始条件进行合理选取的前提下,可在初步得到构型的同时将杆长限定在较小范围内,实现了构型与尺度的同步设计。该方法还可应用于其他单自由度机构的设计当中,具有较好的借鉴意义。