多足机器人的设计与仿真分析

翁杰弟，许锦昌，何伟锋，刘烁超，李湘勤

（韶关学院智能工程学院，广东韶关 512000）

0 引言

仿生多足机器人的设计灵感来源于自然界的多足爬行动物，例如猎豹、狗和壁虎等，对其进行机构模仿设计[1]。仿生多足机器人的主要特点是只需要断续、离散的着地点，既能在坚硬平地上行走，也能跨·越沟壑和障碍物，具有广泛的地形适应性[2]。多足机器人往往可以在地形复杂、环境恶劣的救灾、煤矿、农业和军事等领域中，发挥较好的作用并完成任务[3]。因而多足机器人在这些领域中都有较好的应用前景和较高的研究价值及意义。

足式步行机器人的研究已成为现代科学研究的热点之一。国外研究成果中最具有代表性的是美国波士顿动力公司2008年研制的“big dog”[4]和2013年研制的“猎豹”。国内也取得了一定的成果，如哈尔滨工业大学开发的两栖仿生机械蟹[5]，南京航空航天大学开发的仿壁虎爬行机器人[6]和山东大学开发的由液压驱动的多足机器人“SCalf-1”[7]。

在农业生产活动中，常存在柔软地面或泥泞作业环境，本文以一种可适用于凹凸不平、柔软及泥泞地面行走的多足机器人为研究对象，进行建模仿真和运动轨迹优化。利用三维建模软件SolidWorks设计出仿生多足机器人，利用运动学分析软件ADAMS对其机构设计的合理性、行走能力、爬坡能力和越障能力等性能进行仿真分析，以验证该多足机器人具备在复杂地农业生产作业环境中的行走能力。

1 多足机器人的建模设计和运动学分析

1.1 多足机器人的建模设计

基于六杆牵引机行走机构设计的多足机器人简化三维模型如图1所示。……