踏机结构的动态建模与尺寸优化
机器人学
2025-07-24 v1
摘要
随着建筑行业的快速发展，诸如恶劣工作环境、高强度和高风险任务以及劳动力短缺等问题日益凸显。这推动了对建筑机器人在低能耗、高机动性和高承载能力方面的更高要求。本文聚焦于建筑机器人腿部结构的设计与优化，旨在改善其动态性能、降低能耗并提升承载能力。首先，基于蚂蚁的腿部配置设计一种机器人腿部结构。其次，提出一种新颖的结构优化方法。采用拉格朗日方法建立腿部的动态模型。将动态模型与腿部运动轨迹结合，构建多个动态评估指标，对每个腿段的几何参数进行全面优化研究。结果表明，优化后的腿部结构可将峰值关节扭矩和能耗降低超过20%。最后，在ADAMS上进行动态仿真实验。结果显示，优化后每个关节的驱动功率显著降低，验证了所提出策略的有效性和合理性。该研究为设计重载、高性能建筑机器人提供了理论基础和技术支持。
引用
@article{arxiv.2507.17132,
title = {Dynamic Modeling and Dimensional Optimization of Legged Mechanisms for Construction Robot},
author = {Xiao Liu and Xianlong Yang and Weijun Wang and Wei Feng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.17132},
year = {2025}
}