用于足式机器人精密减速器传动与结构参数化设计系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于足式机器人精密减速器传动与结构参数化设计系统，行星传动配齿模块，用于模拟齿轮及配置传动配齿；变位参数计算模块，用于进行参数计算；仿真分析模块，用于进行仿真分析。本发明专利技术通过研究行星轮配齿、变位参数分析和齿形优化技术，建立单级大传动比高承载力行星减速器传动与结构参数化设计开发平台，方便了足式机器人精密减速器传动与结构参数化设计。结构参数化设计。结构参数化设计。

【技术实现步骤摘要】
用于足式机器人精密减速器传动与结构参数化设计系统


[0001]本专利技术涉及机器人领域，具体而言，涉及了一种用于足式机器人精密减速器传动与结构参数化设计系统。

技术介绍

[0002]四足机器人是仿生机器人的典型代表，较传统轮履式移动平台在复杂地形适应能力上具有显著的优势，可广泛应用于安防陪护、巡检侦查、快递物流等多个领域。目前，美国波士顿动力公司研制的Bigdog、LS3、Spot、Spotmini等系列四足机器人已经实现了多模式行走、搭载机械臂等能力，国内中国北方车辆研究所、山东大学、浙江大学、宇树科技等研制的四足机器人在运动能力及作业能力方面存在较大的技术差距。
[0003]单级大传动比高承载力行星减速器是仿生足式机器人的稳定行走的重要构件。单级大传动比高承载力行星减速器在生产之前，先要有较完善的设计，但是目前缺乏单级大传动比高承载力行星减速器的构型设计系统。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中所存在的问题，本专利技术提出了一种用于足式机器人精密减速器传动与结构参数化设计系统。
[0005]一种用于足式机器人精密减速器传动与结构参数化设计系统，包括行星传动配齿模块，用于模拟齿轮及配置传动配齿；变位参数计算模块，用于进行参数计算；仿真分析模块，用于进行仿真分析。
[0006]基于上述，所述仿真分析模块包括运动学仿真分析模块，用于仿真分析行星传动中各部件协调运动的运动学关系。
[0007]基于上述，所述仿真分析模块包括静力学仿真分析模块，用于仿真分析齿间载荷分配系数、齿面赫兹接触、材料、边界条件。
[0008]基于上述，所述仿真分析模块包括多体动力学仿真分析模块，用于建立啮合刚度和轮齿变形因素的刚柔耦合多体动力学模型，仿真分析动态传动误差。
[0009]基于上述，所述变位参数计算模块配置为确定传动比、行星轮个数和最少齿数。
[0010]本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术通过研究行星轮配齿、变位参数分析和齿形优化技术，建立单级大传动比高承载力行星减速器传动与结构参数化设计开发平台，方便了足式机器人精密减速器传动与结构参数化设计。
附图说明
[0011]图1是本专利技术单级大传动比高承载力行星减速器传动原理示意图。
[0012]图2是本专利技术静力学仿真与分析示意图。
[0013]图3是本专利技术基于刚柔耦合的多体动力学仿真与分析示意图。
具体实施方式
[0014]下面将结合具体实施方案对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，但是本领域技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方案，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用来限制本专利技术的保护范围。本领域的技术人员在不背离本专利技术的宗旨和精神的情况下，可以对本专利技术进行各种修改和替换，所有这些修改和替换都落入了本专利技术权利要求书请求保护的范围内。
[0016]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可通过商业途径获得。
[0017]如图1
‑
图3所示，一种用于足式机器人精密减速器传动与结构参数化设计系统，主要对行星轮配齿、变位参数分析和齿形优化，建立单级大传动比高承载力行星减速器传动与结构参数化设计开发平台。
[0018]单级大传动比高承载力行星减速器采用新型单级大传动比行星传动原理，其中没有双联行星齿轮，更容易制造和装配，有利于提高齿轮加工精度和减少表面粗糙度，在传动比很大时仍能获得较高的传动效率。。
[0019]首先确定传动比、行星轮个数n
p
和最少齿数z
a
，按以下公式进行配齿计算。
[0020][0021]z
a
+z
b
＝C1n
p
；z
a
+z
e
＝C2n
p
，z
e
‑
z
b
＝
±
n
p
(安装条件)
[0022]可解得：
[0023][0024]如果z
e
‑
z
a
为偶数则：为奇数则：
[0025]因精密减速器中，单齿圈行星轮c即要与中心齿轮a啮合，同时又要与内齿固定齿轮b和内齿输出齿轮e想啮合，使得各齿轮副未变位时中心距不匹配。为了凑配中心距和改善啮合性能，需要对a
‑
c、b
‑
c和e
‑
c三对齿轮啮合副进行精确地角度变位或高度变位，保证行星传动在理想状态时无侧隙。
[0026]按照采用齿轮副e
‑
c变位后的啮合中心距a'＝a
ec
作为三个齿轮副的公用中心距，即a
’
ac
＝a
’
bc
＝a
’
ec
＝a
’
ec
，因此齿轮副a
‑
c和齿轮副b
‑
c都应采取角度变为的正传动，即和由于a'＝a
ec
，则齿轮副e
‑
c应采取高度变位，即有之后，各个齿轮副啮合参数可按如下公式进行计算：中心距变动系数：齿轮副啮合角：齿轮副变位系数和：齿顶高变动系数：Δy＝x
∑
‑
y。可使用解析法和封闭图法进行中心齿轮a变位系数x
a
的选取，再通过以上公式对
其他齿轮变位参数进行详细计算和校核。
[0027]针对单级大传动比高承载力行星减速器建立运动学模型以及行星传动中各部件协调运动的运动学关系,通过数值计算求解运动学方程，得到中心齿轮、行星齿轮、输出齿轮、行星架的轨迹、位移、速度和加速度等复杂运动特性，验证行星传动位移轨迹与理论轨迹的重合度，并为刚柔耦合的多体动力学提供运动学基础。
[0028]建立单级大传动比高承载力行星减速器的静力学模型，综合考虑齿间载荷分配系数、齿面赫兹接触、材料、边界条件等因素，通过极限工况下的静力学计算，分析单级大传动比高承载力行星减速器中各关键部件的应力分布情况，确定过载工况下的部件失效位置，研究不同齿形参数、材料和工况对减速器的载荷分布和齿面接触应力的影响规律，对减速器薄弱结构进行强化设计，为减速器承载能力和疲劳寿命预估提供依据。
[0029]建立单级大传动比高承载力行星减速器的考虑啮合刚度和轮齿变形等因素的刚柔耦合多体动力学模型，得到减速器在多种工况下的动力学特性，分析单级大传动比高承载力行星减速器动态传动误差，并与试验测试结合测定其多种工况振动响应特性，评价减速器动态传动精度。
[0030]虽然，上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于足式机器人精密减速器传动与结构参数化设计系统，其特征在于：包括行星传动配齿模块，用于模拟齿轮及配置传动配齿；变位参数计算模块，用于进行参数计算；仿真分析模块，用于进行仿真分析。2.根据权利要求1所述的用于足式机器人精密减速器传动与结构参数化设计系统，其特征在于：所述仿真分析模块包括运动学仿真分析模块，用于仿真分析行星传动中各部件协调运动的运动学关系。3.根据权利要求1所述的用于足式机器人精密减速器传动与结构参数化设计系统，其特征在于：所述仿真...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海峰，刘振宇，高连国，孙俊达，高峰，李鹏飞，
申请(专利权)人：北京炎凌半步机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：