农业机械学报

作者：徐毓泽，卢钟岳，朱一鸣，罗自荣

单位：国防科技大学,国防科技大学,国防科技大学,国防科技大学,

关键词：全向运动仿生腿;多目标优化;尺寸参数优化;运动学性能;静力学性能

基金：国家自然科学基金面上项目（52175069）

本文设计一款驱动固定集中、足端无伴随转动特征且具有全向运动能力的腿部机构（全向运动仿生腿OmnilLeg），以提升全向运动仿生腿性能为目的，提出一种多目标分层优化方法对其尺寸参数进行优化。给出了腿部机构的运动学和静力学模型，构建了6项性能评价指标，包括极限步长、极限步高、两项运动学性能指标（雅可比矩阵条件数均值、运动学性能波动情况）、两项静力学性能指标（力传递能力、力传递稳定性）。分析了全向运动仿生腿各尺寸参数对6项性能评价指标的影响程度和规律。结合蒙特卡洛法提出了以极限步长和极限步高为主要指标，以运动学性能和静力学性能为辅助指标，将优化目标分层的多目标尺寸参数优化方法，对全向运动仿生腿尺寸参数进行了优化。分析了全向运动仿生腿运动学和静力学性能，末端工作空间在-0.07 m≤（x、y）≤0.07 m、5°≤γ≤85°的区域内时，全向运动仿生腿具备更好的运动学和静力学性能。基于优化所得的尺寸参数搭建了全向运动仿生腿原型样机，并搭建了单腿测试平台，通过末端加载试验验证了运动学和静力学性能。研究结果为全向运动仿生腿进一步研究奠定基础。

来源：2025年第1期

《农业机械学报》期刊编辑部

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