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攀爬机器人结构设计论文１塔架攀爬机器人结构设计１．１塔架攀爬机器人整体设计方案攀爬机器人攀爬的重要性能主要体现在与攀爬物体之间的接触方式，目前多数攀爬机器人采用吸盘式、负压式。
这两种方式适用于平面攀爬，不适合塔架攀爬，受尺蠖爬行启发设计并且制作了采用抓卡式攀爬机构的攀爬机器人。
攀爬机器人结构模块主要分为头部抓卡机构、前行臂和尾部抓卡机构。
头部、尾部抓卡机构由抓卡拉杆、压紧块、抓卡动力底盘、卡爪、红外检测传感器、头部抓卡体、高清摄像头、动力杆等部件组成。
前行臂由前行臂转动电机、前行臂１、前行臂２、前行臂３、推杆电机等部件组成。
铁塔攀爬机器人工作过程如下：初始，机器人前后抓卡机构同时夹紧高压塔架，前行臂处于收缩状态。
当机器人接收到来自地面控制台的执行命令后开始动作。
首先头部抓卡机构松开，直到压紧块接触到高压塔架结构型材，机器人前行动作由前行机械臂实现。
当前行臂伸展到达极限，头部抓卡机构开始卡紧高压塔架结构型材。
接着尾部抓卡机构开始松开，前行臂此时动作为收缩，尾部抓卡机构会随着向上移动。
当伸缩机构收缩到极限位置，尾部抓卡机构会再次卡紧高压塔架角钢，这样往复动作实现高压塔架攀爬机器人攀爬动作。
整个过程，攀爬机器人执行来自地面控制台的命令，动作可随时中断。
步进电机驱动丝杠副带动抓卡机构将机器人主体紧固在高压塔架上。
利用直线推杆电机带动连杆机构往复收缩，实现机器人的前行动作，机器人整体在高压塔架上攀爬过程。
Ａ位置为机器人的初始位置，头部抓卡机构和尾部抓卡机构都处于卡紧状态。
Ｂ位置，尾部抓卡机构松开，为收缩做准备。
Ｃ位置，当收缩机构达到极限，尾部抓卡机构卡紧。
Ｄ位置，头部抓卡机构松开，为下一伸缩动作做准备。
Ｅ位置，伸缩机构再次到达极限位置。
下一状态会重复进入Ａ状态所示位置。
１．２塔架攀爬机器人抓卡机构攀爬机器人抓卡机构的动力由步进电机的转动，带动丝杆副丝杆转动，将动力传递至卡紧托，利用卡紧托移动实现抓卡高压塔型材结构架，从而将机器人整机附着于高压塔架上。
攀爬机器人文献综述攀爬机器人文献综述攀爬机器人文献综述对攀登机器人结构点性能计算和实验的研究摘要本文介绍了并联攀爬机器人性能的运动学和动力学研究，从而避免结构框架上的节点。
为了避免结构节点，攀爬并联机器人可以取得某种确定的动作。
一系列的动作组合起来，可以方便沿着结构节点的攀登运动。
必须对并联攀爬机器人的姿态予以研究，因为在其独特的配置下，姿势能够驱动机器人。
此外，需要对执行机构为了避免机构节点而产生的力进行评估。
因此本文的目的要表明，Stewart–Gough 并行平台能够作为攀爬机器人，与其他机器人相反，并行攀爬机器人能后轻易而优雅地避免结构节点。
为了支持第一部分中描述的模拟结果，实验测试平台已经发展到围绕结构节点对并联攀爬机器人地动力性能进行研究。
获得的结果非常有趣，显示了潜在的在工业中使用平行S-G机器人作为攀岩机器人的存在。
关键词：爬壁机器人、动力学、并联机器人、奇点一简介当需要在一些危险或者难以到达的地方执行任务时，具有在不同结构上攀爬和滑行能力的机器人是非常重要的，比如在检查和维修金属桥梁、通信天线以及深入核工业结构内部过程中使用的机器人。
通常，这些类型的金属结构是由聚合在一起的杆构成，是一种联合机械，每一个都可以描述为棱柱元素变截面和尺寸的扩展。
所有这些元素组合产生晶格不同的几何结构，其中结构性因素在不同点的结合称为结构节点。
这类结构的尺寸和形状取决于它应用的设计。
在这一类型设置中不同任务的机器人化已经被广泛地记载在文献中。
在许多情况下，有人提出使用连接机构和多腿机器人来实现位移的随即移动。
另外，许多这些机器人是被设计用来在墙壁或管道攀爬和工作。
一些建议的解决方案在机械上是非常复杂的，需要在运动控制方面有高水平的发展和阐述。
一种用来给双层底部板件焊接的机器人正在研制当中。
该型机器人是由一种有选择顺应性装配机器手臂配置的四足机器组成。
该机器人通过抓住加强筋移动，但由于其几何结构不能移动通过结构节点。
爬楼梯机器人设计摘要机器人是一门涉及计算机科学、机械、电子、自动控制、人工智能等多个方面的科学。
步行者机器人是一台在四连杆机构的基础上而设计出来的爬楼梯机器人。
它最大的特点是能够始终保持自身重心，实现爬上楼梯的目的，动作稳定，优美。
虽然该作品结构较为简单，但是其中采用了模块化设计，使其可以随时更新、升级（这是现今机电一体化工程中鲜有的设计方法）；使机器不仅能适应不同的楼梯，更可以在不同情况的路面上发挥其作用。
其中利用的仿生学原理使该机器人即使在路况不是很好的情况下也可以稳定的进行工作。
1、进行了较完善和全面的方案设计而后分析论证。
重点分析讨论了其中具有代表性的三个方案。
并从中选取一个作为设计方案。
2、对于机器人运动方式，系统设计及其驱动要求进行了认真仔细的分析，对比和计算校核。
3、针对已定方案的设计计算，进行了实际制作从而验证了机构的可行性。
关键词：机器人爬行台阶目 录前 言 (1)第一章机械的功能原理设计1．1 实现功能 (2)1．2 原理设计 (2)第二章运动方案设计分析2．1 方案设计 (3)2．1．1 方案一 (3)2．1．2 方案二 (3)2．1．3 方案三 (3)2．2 方案的对比和分析 (4)第三章零件的选定与基本计算3．1 材料选取与电机选取 (4)3．2 驱动系统技术参数的计算 (5)3．2．1 功率的计算 (5)3．2．2 死点位置的计算与处理 (6)第四章 制作与改进4．1 制作过程遇到的问题及改进方案 (7)4．2 调试及改进结果 (7)4．3机械运动方案图 (9)第五章总结5．1总结和设计制作感受 (10)参考文献及相关网址 (11)前言在一个学期的《机械原理》课程学习中，我们学到了有关机械原理的基本概念、基本理论和基本方法。
老师授课深入浅出，很适合我们学习专业课的认识规律，便于我们理解和掌握，在整个课程的学习中取得了良好的效果和成绩。
通过一个学期的学习，我们有了基本的机构分析方面的能力，包括机构结构分析、运动分析、力分析和动力学分析。
新型多功能越障机器人设计与功能仿真陶俊杰;臧红彬;蔡勇【摘要】设计了一种具有平面内3自由度全方位移动,并且能够被动自适应越过轮子直径1.5倍垂直高度障碍的机器人.该机器人采用六个独立驱动轮控制.车身上采用四个Mecanum驱动轮矩形布置,使越障机器人具有平面内的全方位移动功能.前、后轮采用全向轮,使其能够在原地转弯和横向移动时候与地面保持滚动状态,减少轮子滑动摩擦.运用MATLAB软件对其前轮子中心坐标编程,找出其运动轨迹,并优化越障四连杆设计尺寸大小.最后对整个机器人系统在平面内的直行、横行、原地转弯、爬楼梯以及起伏路面运动等功能进行了虚拟样机系统仿真验证.仿真结果表明:该越障机器人机构设计合理,具有全方位移动和越障功能强的特点.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】4页(P228-231)【关键词】越障机器人;全方位移动;MATLAB仿真;虚拟样机仿真【作者】陶俊杰;臧红彬;蔡勇【作者单位】西南科技大学制造过程测试技术省部共建教育部重点实验室,四川绵阳621010;西南科技大学制造过程测试技术省部共建教育部重点实验室,四川绵阳621010;西南科技大学制造过程测试技术省部共建教育部重点实验室,四川绵阳621010【正文语种】中文【中图分类】TH13;TP242非结构环境中的多功能全自主移动机器人技术一直是机器人研究中的热点问题之一[1]。
美国NASA研制“好奇号”火星探测车，从整个着陆到机器人设计都充满了创意，代表了移动机器人发展的最高技术，受到了全世界的瞩目[2-3]。
瑞士联邦学院研发的六轮腿机器人Shrimp，该机器人前臂装有弹簧装置可以满足不同地形的行走要求，并且前臂还需要与地面保持接触以满足越障的要求，该机器人6个车轮全部为独立驱动[4-5]。
中国“玉兔号”月球车采用“六轮独立驱动，四轮独立转向”的方案，具备20度爬坡、20厘米越障能力[6]。
管道外爬行机器人的设计与仿真管道外爬行机器人的应用场景十分广泛。
在石油、天然气等能源领域，长距离的管道运输需要定期检查，以确保无泄漏和腐蚀等问题；在城市的给排水系统中，及时发现管道的破损和堵塞对于保障居民的正常生活具有重要意义；在化工行业，管道的安全运行更是关系到生产的稳定和人员的安全。
设计一款高效的管道外爬行机器人，首先需要考虑其运动方式。
常见的运动方式包括轮式、履带式和足式。
轮式结构简单，运动速度快，但在复杂的管道表面适应性较差；履带式能够提供较好的抓地力和稳定性，但结构相对复杂，重量较大；足式机器人则具有出色的越障能力，但控制难度较高。
综合考虑各种因素，本次设计采用了轮式与履带式相结合的运动方式。
机器人的主体结构由车架、驱动装置、传动系统和控制系统等部分组成。
车架采用高强度铝合金材料，以减轻整体重量并保证足够的强度。
驱动装置选用高性能的直流电机，通过减速器将动力传递给车轮或履带。
传动系统则采用链条或齿轮传动，确保动力的有效传输。
为了使机器人能够在管道外表面稳定爬行，需要设计合适的吸附装置。
常见的吸附方式有磁吸、真空吸附和机械夹持。
磁吸方式适用于铁质管道，但对于非金属管道则无能为力；真空吸附需要保持良好的密封，在管道表面不平整时效果不佳；机械夹持则可以适应各种管道表面，但结构复杂，操作难度大。
经过分析，本次设计采用了真空吸附与磁吸相结合的方式，以提高机器人在不同管道上的适应性。
在控制系统方面，采用了基于微控制器的嵌入式系统。
通过传感器实时采集机器人的位置、速度、姿态等信息，并根据预设的控制算法进行调整。
传感器包括位移传感器、压力传感器、陀螺仪等，以确保机器人能够准确感知周围环境和自身状态。
完成机器人的设计后，接下来进行仿真分析。
仿真软件可以帮助我们在实际制造之前，对机器人的性能进行评估和优化。
首先，建立机器人的三维模型，并导入仿真软件中。
设置好管道的形状、材质和表面粗糙度等参数，以及机器人的运动参数和负载条件。
关于车辆碰撞仿真分析用人体模型的认识——学习笔记及认识总结李良 车辆工程 30608020406人体模型：以人体参数为基础建立，描述人体形态特征和力学特征的有效工具，是研究、分析、设计、评价、试验人机系统不可缺少的重要辅助手段。
根据人体模型的用途进行分类：1、设计用人体模型——汽车用H 点人体模型2、作业分析用人体模3、工作姿势分析用人体模型4、动作分析用人体模型5、人机界面匹配评价用人体模型6、动力学分析用人体模型7、运动学分析用人体模型 8、试验用人体模型——汽车碰撞试验用人体模型一、概况介绍车辆碰撞仿真分析用人体模型车辆碰撞过程中，车内成员运动的动力学过程具有大位移、非线性、多自由度、瞬时性等特点，建立适合于这些特点的、基于多体系统动力学的人机模型，是进行车辆碰撞过程车内成员运动响应分析的关键技术问题。
基于多体系统动力学的二维和三维人体模型，应用于汽车碰撞过程中乘员运动响应的仿真分析、汽车碰撞行人事故中人体运动的仿真分析等问题的研究。
人体模型的结构：（以 MUL3D 汽车碰撞人体运动响应 为例）1、人体模型的组成：13个刚体——头部、颈部、胸部、腰腹部、臀部、左右上臂、左右前臂和手、左右大腿、左右小腿和足。
2、相邻刚体之间的铰接约束形式根据人体关节的解剖学结构特点选取。
胸部与左右上臂之间的肩关节 ——万向节人机系统匹配评价用人体模型车辆碰撞仿真分析用人体模型左、右上臂与左、右前臂之间的肘关节——转动副左、右大腿与左、右小腿之间的膝关节——转动副其它各关节——球面副3、为了描述和计算人体与车身有关结构之间的碰撞力，根据碰撞接触的可能形式，将人体模型各组成部分的形状用椭球加以描述，将车身有关结构部分的形状用平面加以描述，按椭球与平面的贯穿接触来计算贯穿接触力。
二、虚拟现实中多刚体人体模型的构建1、人体Hanavan 模型概述在虚拟环境中模拟人体运动，首先就是要建立逼真的人体模型。
从运动生物力学角度看，还要建立运动技术的力学模型，必须知道内在规律和约束条件两类因素。
多自由度串联机器人运动学分析与仿真共3篇多自由度串联机器人运动学分析与仿真1多自由度串联机器人运动学分析与仿真随着工业技术的不断发展和普及，机器人系统已经被广泛应用于各个领域，如汽车工业、制造业等。
机器人系统的控制和运动学分析是实现机器人精确控制和操作的重要基础。
本文将介绍多自由度串联机器人的运动学分析以及仿真。
1. 多自由度串联机器人多自由度机器人是指由多个自由度组成的机器人，可以进行更加复杂的操作。
串联机器人是指机器人的多个部分按照一定的顺序连在一起构成的机器人。
多自由度串联机器人是指由多个自由度组成，并且这些自由度按照一定的顺序连在一起构成的机器人。
例如，可以将多个关节连接起来构成一个多自由度关节机器人。
多自由度串联机器人在制造和物流业非常常见。
2. 运动学分析运动学分析是机器人系统控制中非常重要的一部分。
它描述了机器人如何移动和定位，以及如何控制机器人的各个部分进行精确的运动。
运动学分析主要解决以下几个问题：(1) 机器人姿态分析问题。
机器人姿态分析主要是描述机器人末端执行器的空间位置和末端姿态。
(2) 机器人关节角度分析问题。
机器人关节角度分析是指计算机器人各个关节的角度，以确定机器人的运动轨迹。
(3) 机器人轨迹分析问题。
机器人轨迹分析是对机器人运动轨迹进行精确计算和控制，以达到所需的操作目标。
3. 串联机器人的运动学分析多自由度串联机器人的运动学分析可以分为直接运动学和逆运动学两个部分。
(1) 直接运动学直接运动学是一种基于机器人各关节的运动学参数计算出机器人末端执行器姿态和位置的方法。
其公式如下：T_n = T_1 * T_2 * … * T_n-1其中，T_n表示机器人从末端执行器到机器人基座的坐标变换矩阵；T_i表示机器人第i个关节的变换矩阵。
(2) 逆运动学逆运动学是通过机器人末端执行器的姿态和位置计算机器人各关节的角度的方法。
逆运动学公式如下：T_n = T_base * T_tool其中，T_base表示机器人基座的坐标变换矩阵；T_tool表示机器人末端执行器的变换矩阵。
机器人运动学分析与仿真实现在当今科技飞速发展的时代，机器人技术的应用越来越广泛，从工业生产中的自动化装配线，到医疗领域的手术机器人，再到家庭服务中的智能机器人，机器人已经逐渐融入到我们生活的方方面面。
而机器人运动学作为机器人技术的重要基础，对于机器人的设计、控制和应用具有至关重要的意义。
本文将对机器人运动学进行分析，并探讨其仿真实现的方法和过程。
一、机器人运动学的基本概念机器人运动学主要研究机器人各关节的运动与机器人末端执行器位姿之间的关系。
简单来说，就是如何通过控制机器人的关节角度或位移，来实现期望的末端执行器的位置和姿态。
机器人运动学可以分为正运动学和逆运动学两个方面。
正运动学是已知机器人各关节的参数（如关节角度、长度等），求解末端执行器在空间中的位置和姿态。
这就好比我们知道了一个人的各个肢体的长度和关节的转动角度，就能推算出他的手能够到达的位置。
逆运动学则是已知末端执行器的期望位置和姿态，求解各关节应有的参数值。
这相当于我们给定了一个目标位置，需要反过来计算出各个肢体应该如何运动才能达到这个目标。
二、机器人运动学模型的建立为了进行机器人运动学的分析，首先需要建立机器人的运动学模型。
常见的机器人模型有串联机器人和并联机器人。
串联机器人是由一系列关节依次连接而成，每个关节只有一个自由度；并联机器人则是由多个支链并行连接到动平台和静平台之间，具有多个自由度。
在建立模型时，需要确定机器人的连杆参数，包括连杆长度、连杆扭转角、关节偏移量和关节转角等。
这些参数通常可以通过机器人的机械结构设计图纸或实际测量得到。
以一个简单的平面两关节机器人为例，我们可以将其看作是两个连杆通过关节连接在一起。
设第一个连杆的长度为＄l_1$，第二个连杆的长度为＄l_2$，关节 1 的转角为＄＼theta_1$，关节 2 的转角为＄＼theta_2$。
通过三角函数的关系，可以得到末端执行器在平面坐标系中的位置坐标＄（x, y)＄与关节角度＄＼theta_1$ 和＄＼theta_2$ 之间的关系。
六足仿蜘蛛机器人的结构设计与仿真分析一、概述随着科技的飞速进步，机器人技术已经逐渐渗透到各个领域，特别是在仿生机器人领域，其研究与应用更是取得了显著的成果。
六足仿蜘蛛机器人作为仿生机器人的一种，其结构设计与仿真分析是当前研究的热点之一。
六足仿蜘蛛机器人是一种模拟蜘蛛行走方式的机器人，具有适应性强、稳定性高、运动灵活等优点。
通过模拟蜘蛛的六足行走机制，该机器人能够在复杂环境中实现高效、稳定的运动，具有重要的应用价值。
在结构设计方面，六足仿蜘蛛机器人需要考虑多个因素，包括机械结构、驱动方式、运动学分析等。
机械结构是机器人的基础，需要合理设计各部件的尺寸、形状和连接方式，以实现机器人的稳定行走和灵活运动。
驱动方式的选择直接影响到机器人的运动性能和效率，常见的驱动方式包括电机驱动、液压驱动等。
运动学分析则是研究机器人运动规律的重要手段，通过对机器人运动学模型的建立和分析，可以预测和优化机器人的运动性能。
在仿真分析方面，通过建立六足仿蜘蛛机器人的虚拟样机，可以在计算机环境中进行各种实验和测试，以验证机器人设计的合理性和有效性。
仿真分析可以帮助研究人员快速发现设计中存在的问题，并进行相应的优化和改进。
仿真分析还可以为机器人的实际制造和测试提供重要的参考依据。
本文旨在探讨六足仿蜘蛛机器人的结构设计与仿真分析方法，为该类机器人的研究和应用提供有益的参考和借鉴。
1. 机器人技术的发展趋势随着科技的飞速进步，机器人技术正迎来前所未有的发展机遇。
从简单的自动化操作到复杂的智能决策，机器人技术正逐步渗透到我们生活的方方面面。
在当前的科技浪潮中，机器人技术的发展趋势呈现出以下几个显著特点。
人工智能技术的深度融合是机器人技术发展的重要方向。
随着深度学习、神经网络等技术的不断发展，机器人逐渐具备了更强的感知、理解和决策能力。
这使得机器人能够更好地适应复杂多变的环境，实现更高级别的自主操作。
机器人技术的集成化趋势日益明显。
传统的机器人往往只具备单一的功能，而现代机器人则更倾向于将多种功能集成于一体，实现一机多用。
微软（MS）机器人仿真比赛类别1.微软（MS）机器人武术擂台赛2.微软（MS）Nao类人仿真赛3.微软（MS）3D类人仿真赛4.微软（MS）轮式微型机器人5：5仿真赛5.微软（MS）轮式微型机器人11:11仿真赛微软（MS）机器人武术擂台赛仿真赛规则1.平台下载比赛采用微软公司发布的Microsoft Robotic Studio作为仿真平台，最新平台组件及下载地址在：/showsoft.asp?id=572.比赛模式比赛采用1对1的循环竞赛模式，每队一台机器人，比赛过程中人不能干预，也不可更换决策。
一场比赛共10局，每局比赛时间为40秒，获胜局数多的一方获胜，若获胜局数持平，则平局。
获胜者得分5分，平局3分，失败方得1分，最后按得分计算排名。
获胜条件3.（1）比赛过程中，若一方倒地（上身与擂台接触）、或掉下擂台（机器人与台下地面接触），则计时5秒，5秒内，若另一方未出现以上两种情况，则另一方获胜，否则，记为平局。
（2）若时间到，双方都未倒地或掉下擂台。
此时离擂台中心近的一方获胜。
（3）双方机器人都无法行动时，正常比赛，参照（2）。
4.比赛环境及进程本次比赛的仿真环境还在测试中，比赛竞赛双方及裁判采用同一台仿真机器（单机比赛）。
在比赛开始之前，竞赛双方加载决策代码。
由裁判控制比赛开始。
在比赛期间，竞赛双方都不得修改决策程序，或更换决策。
比赛场地5.（1）比赛场地（即擂台）大小为长2480mm，宽2480mm，高200mm，底色为灰黑色80%的灰度，中心区域为擂主区域，正红色。
（2）场地质量为300kg。
场地材质为黑色木质，外场材质为地板（3）场地的照明采用与其他微软仿真平台相同的自然光照明。
（4）场地示意图。
见下图。
图1 场地示意图微软（MS）Nao类人仿真规则1.仿真环境比赛采用微软公司发布的Microsoft Robotic Studio作为仿真平台，以Aldebaran公司的Nao机器人作为仿真模型。
爬行机器人碰撞接触过程的仿真UHASZ1, KONYEV2, RUSIN1, SCHMUCKER11Department Virtual Engineering, Fraunhofer Institute for Factory Operation andAutomation, Sandtorstrasse 22, 39106 Magdeburg, Germany2Institute for Electrical Energy Systems, University of Magdeburg, P.B. 4120, 39106Magdeburg, Germany摘要接触过程包括碰撞检测和碰撞响应，对于多体系统是非常难的一部分，但又是非常重要的研究内容。
而应用广泛的多体模拟手段，像Matlab/SimMechanics或Modelica/Dymola，并不支持接触过程的处理。
另外一些多体模拟工具，像Vortex或ODE，支持碰撞过程处理，但在一些功能方面又有些限制。
本文将说明在Matlab/SimMechanics和Modelica/Dymola中碰撞接触过程的实施与在Vortex中的对比。
以一个六腿机器人的接触过程为例来说明。
1.简介机械系统中特别是机械部件间通常相互作用。
当设计这种系统的数学模型时，部件间的相互作用可分为如下两部分：机械铰接，用来定义不变的运动约束；机械接触经常是瞬态的，特别是模型中部件间无侵入的接触力短时间相互作用。
当体的表面相互接触时将产生力。
机械接触中将有两种现象发生：碰撞接触（生成碰撞响应力）和摩擦接触（生成静态和动态摩擦力。
接触过程很复杂【1,5,6】。
碰撞体按照某种复杂方式运动，这些体可能是很复杂的几何形状。
至于接触体间的渗入量需要克服。
这需要在效率和准确性间进行权衡。
精确地方法是基于有限元法，将碰撞体分割为许多的小的片段。
碰撞体的表面划分成网格状，计算网格中每个节点上的相关作用力。
结果力是作用到表面上所有力的集成。
这些可在结构有限元软件（ANSYS,Nastran 等）或多体仿真软件（MSC Adams）中实现。
试验结果显示，这种方法是精确地，但是需要非常大的计算资源，因此非常慢。
然而，许多仿真中不需要极为精确地运算，可考虑必要的假设来提高运算速度，降低精确度。
事实上，不同的假设有不同的计算方法但是都能得到一样活着接近的计算结果。
本例中，没有对假设条件和计算方法做太多的要求。
本文的目的是说明为现有的仿真工具Matlab/SimMechanics和Modelica/Dymola添加处理接触过程的方法并和Vortex的接触过程相比较，通过内部优化迭代方法并考虑了能量和动量守恒定律。
通过六腿机器人的接触实例生成相关结果。
2.接触过程接触过程的完成需要如下几步。
（1）机械模型，描述物理结构体，可拓展为描述接触物理结构体。
(2)应该有相关程序检测碰撞，并能返回详细的表征接触参数的信息，比如接触点和其速度等。
（3）特定的能够根据接触参数计算接触响应的程序。
（4）上面所述这几部分应该具有这种接口，即可以允许替换其执行而不用对其他部分做过多的更改。
图1.多体机械系统仿真中的接触过程图1说明了接触过程的4个基础构成，是按照上面的描述拆分的，下面会有详细的介绍。
碰撞检测间接说明体间的碰撞检测，例如可用一系列的空间点，就是说通过定义体间的接触点或轨迹来实现。
第一部分中，碰撞剔除，不发生碰撞的物体间将不会形成碰撞对。
可以使用空间划分方法如Quadtree/Octree,BSP-Tree,Sweep-andPrune方法实现。
整个空间将被划分，并且潜在地不发生碰撞的物体将不会形成碰撞对。
第二部分，碰撞检测范围，两个物体碰撞的可能性通过所谓的包围盒如AABB,sphere,OBB,KDOP等来定义。
这就方便的囊括了复杂几何体并能使碰撞检测简单快速。
第三部分，精确的碰撞检测，定义接触体间的碰撞。
尤其是，分层数据结构，如AABB-tree,OBB-tree,Sphere-tree和K-DOP-tree,将用来快速碰撞定义。
碰撞参数根据上面碰撞检测的第三部分确定交叉区域，并找寻几何体的接触参数，如接触面，接触体积，接触法向和侵入深度，有如下方法：和球面的交叉点，和平面的交叉点，和三角形的交叉点，两个面的交叉线，两个三角形的交叉线或点。
市面上现有的计算方法（(Lin-Canny Closest Features Algorithm, I-/Q-COLLIDE, V-Clip, OBB-Tree, QuickCD, KDS, GJK, GJKbased EPA)综合了碰撞检测和接触参数检测的工作内容，并在主导软件中有广泛应用，如SWIFT,SOLID,ODE等等。
碰撞响应和系统动力学更新接触响应应该算是接触过程中最有争议的部分了，因为现在又很多计算方法，需要输入不同的信息并有非常不同的数值结果。
下面是在接触过程处理中常用的两种方法：基于动量法和基于力法。
两者都假定碰撞体是刚体。
接触响应的计算与系统动力学的更新紧密相关，因此两部分能够一统解释。
2.3.1基于动量方法基于动量法使用两碰撞体间的碰撞冲量并在接触过程中改变碰撞体的速度矢量【3,4】。
这种方法基于碰撞定律比如泊松假说。
考虑了动量守恒定律，在碰撞前后还考虑了材料的恢复系数。
这种方法的优点是仅用几个常量来描述碰撞定律，且碰撞响应计算结果不会影响积分时间步长，因为实在无穷小的时间段内完成的。
然而，由于在基于冲量的模型中速度的不连续性，传统的ODE 求解器不能使用。
求解器中连续的积分过程应当在碰撞时停下来并以新的速度开始运动。
如果体上的碰撞响应微不足道，冲量方法可用在多体系统模型中（如系统中的自由对象）。
换句话说，这种方法不能用于静止对象或者结构中包含用铰接链接体的情况下。
这种理想的碰撞定律只能用在刚性碰撞中。
这些特点限制了冲量方法在动力学分析中的应用。
2.3.2力方法多体机械系统接触过程处理中另一种方法是基于力和扭矩的。
假设认为，接触体间有侵入深度并且分离时的力有侵入深度计算得来。
这种力阻止体间的继续侵入，并促使接触体的分离。
接触力量值的计算很困难，并且有时不是按照物理规律而是数值分析方法得来的。
整个的碰撞结果应当遵从物理规律（如冲量和能量的转化）。
许多已有的计算机械铰接和约束的力的方法可分为两组：● 拉格朗日乘子方法，结合相互作用力建立机械约束（接触和铰接），用拉格朗日乘子表征大小。
约束力不与环境相作用，机械接触的物理意义丢失。
碰撞体间的机械作用有接触产生通过相互作用力描述，应该在传统优化方法(图1)仿真步长中再优化，考虑能量或/和冲量定律。
● 惩罚函数法，建立机械接触模型，非线性弹簧。
主动接触/摩擦力（图2）与环境相作用，机械接触的物理背景不会失去。
体间的机械作用由接触产生用主动接触力和摩擦力描述，在仿真步长中没有任何优化。
图2.惩罚函数法接触力和摩擦力的计算有许多方程来确定接触力或摩擦力的量值，依赖于侵入深度p,侵入速度dp/dt ，摩擦侵入量l,库伦摩擦系数μ。
为了完成这部分工作，下面的方程组用来计算力值，这种方法在仿真采样周期的广阔范围内事很稳定的。
方程1描述了接触力大小依赖于再接触区域的接触刚度s ，材料的回复系数ε和刚刚接触上时的碰撞速度v:0,110,0≥∙∙⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡∙-+<=p p s p v p F contact collision contact εε (1) ⎩⎨⎧∙≥∙∙∙<∙∙=contactcontact contact contact contact contactF l s F F l s l s Ffriction μμμ,,基于力法的最大优势就是用它处理刚性和柔性接触的简便性和可行性。
即使在同一时间点有多个接触点时其工作也是可靠的。
缺点是积分步长回在接触时为了进行快速的变换接触力和力矩而变小。
类似于基于冲量法需要选择接触参数（阻尼，恢复系数等）因为接触力不仅和侵入深度与速度还是和接触区域和接触体积都有关系。
系统动力学的更新根据接触力或力矩在每一个时间步长中进行。
3.六腿机器人的接触任务仿真使用惩罚函数的基于力的接触过程处理方法，在第二部分中有描述，根据图1,通过Solid 碰撞检测软件，用在多领域仿真环境Matlab/Simulink（图3）和Modelica/Dymola(图4)中，然后和用拉格朗日乘子法在多体仿真环境V ortex中计算的力进行比较。
六腿机器人“SLAIR2”由德国马德堡大学和弗劳恩霍夫研究所共同开发，已经用于一个测试项目中。
有两种模式，保持在地面上和表面移动，已经在前面提到的仿真环境中进行了比对。
图5所示。
研究表明接触过程的处理在Vortex中是非常快速，健壮和接近真实性的。
具体是通过结合可变步长的一阶积分法和优化循环法实现的。
而在运动模式下计算的接触力不太准确，主要是由于开发人员将优化步数限制在35之下的缘故。
开发的Matlab/Simulink和Modelica/Dymola接触过程处理环境没有前面章节提到的缺点，能够运用高阶积分方法，并且能得到足够精度的接触力因为方程（1）已经说明考虑能量和动量守恒定律。
图3.在Matlab/Simulink环境中模块化的六腿机器人“Slair2”具有多关节结构图4.在Modelica/Dymola环境中模块化六腿机器人“Slair2”具有多关节结构图5.六腿机器人站立状态脚部所受法向力比较，然后，以三角步态运动四步，上图是V ortex 中，中图是SimMechanics/Solid中，下图是Dymola/Solid中：蓝色是前腿，绿色是中腿，红色是后腿。
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