Biologisch orientierte Entwicklung einer sechsbeinigen Laufmaschine:
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| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1994
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| adam_text | Titel: Biologisch orientierte Entwicklung einer sechsbeinigen Laufmaschine
Autor: Eltze, Jürgen
Jahr: 1994
Inhalt V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1.1 Problemstellung.............................. 1 1.2 Historische Entwicklung der Laufmaschinen .............. 2 1.2.1 Erste Anfänge........................... 2 1.2.2 Laufende Roboter in Japan ................... 3 1.2.3 Laufmaschinen in den USA ................... 5 1.2.4 Laufmaschinen-Entwicklung in Europa............. 7 1.3 Ziel und Aufbau der Arbeit ....................... 8 2 Kinematik 11 2.1 MKS-Modell................................ 11 2.2 Gangmuster................................ 13 2.3 Tarsenbahnen............................... 15 2.4 Geometriedaten der Stabheuschrecke.................. 17 3 Inverse Kinetik des Laufens 19 3.1 Herleitung der Bewegungsgleichungen.................. 19 3.2 Berechnung der Jacobimatrizen J 7 -, Jh.................22 3.2.1 Lokale Jacobimatrizen des Zentralkörpers............22 3.2.2 Lokale Jacobimatrizen eines Einzelbeins ............25 3.3 Berechnung der Massenmatrix M und der nichtlinearen Anteile h . . 28 3.4 Optimierungsproblem........................... 30
VI Inhalt 3.4.1 Bodenkontakt aller Beine.....................31 3.4.2 Beine vom Boden abgehoben...................34 3.5 Optimierungskriterien ..........................35 3.5.1 Minimales Biegepotential.....................36 3.5.2 Verspannungsfreiheit der Beine.................39 3.5.3 Minimale Gelenkzwangsmomente................41 3.5.4 Optimale Aufstandskraft-Richtungen..... 44 3.5.5 Minimale Antriebsleistung....................46 3.5.6 Vergleich der Optimierungskriterien...............48 3.5.7 Weitere Kriterienverbesserung..................49 4 Parameteroptimierung 52 4.1 Minimale mittlere Antriebsleistung...................54 4.2 Minimales mittleres Antriebsmoment..................56 4.3 Optimale Aufstandskraft-Richtungen..................57 4.4 Minimales Biegepotential.........................59 4.5 Maximale Tragfähigkeit..........................60 4.6 Gewichtete Antriebsmomente......................62 5 Auslegung eines Laufmaschinenbeins 64 5.1 Bisheriges Versuchsbein .........................64 5.2 Überlegungen zur Tragfähigkeit.....................66 5.3 Verfügbare Antriebsmotoren und Untersetzungsgetriebe........67 5.3.1 Harmonie Drive Getriebe.....................69 5.3.2 Antriebsmotoren.........................71 5.4 Optimierung von Tragfähigkeit oder Geschwindigkeit.........73 5.5 Zwischenschritte der Antriebsauslegung.................75 5.6 Gewählte Antriebsvariante........................81
Inhalt VII 6 Konstruktion 84 6.1 Neues Laufmaschinenbein........................84 6.1.1 ß- Antrieb.............................85 6.1.2 Konstruktive Optimierung des ersten Segments........90 6.1.3 a-Antrieb.............................93 6.1.4 7 -Gelenk..............................96 6.1.5 Einzelbeinkonstruktion......................98 6.2 Laufmaschine...............................100 7 Inbetriebnahme der Laufmaschine 103 7.1 Montage der mechanischen Komponenten................103 7.2 Installation der Elektronik........................104 7.3 Mechanische Probleme bei der Inbetriebnahme.............106 7.3.1 Seilzugmechanismus im a- und /3-Gelenk............106 7.3.2 Verbindungsteile zwischen Welle 7 und Segment 3.......107 7.3.3 Aufstandsfläche am Beinende, Kontaktsensor..........109 7.4 Elektrische Probleme bei der Inbetriebnahme..............111 8 Zusammenfassung 112 Literaturverzeichnis 115
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