有膝雙足被動步行機器人的運動特性和穩(wěn)定性研究.pdf

1、如何實現(xiàn)機器人高效、自然和穩(wěn)定的步行一直是機器人研究領(lǐng)域的重要方面,而被動步行概念的提出為該研究提供了一種嶄新的思路。與低效、復(fù)雜和僵硬的主動步行相比,被動步行更加接近高效、簡單和自然的人類步行。通過對被動步行的研究,可以更深入地了解動力學在人類步行中發(fā)揮的作用并探究人類步行的運動機理,進而為雙足機器人的研制及實用化提供新的思路。本文提出了一種三維有膝雙足被動步行機器人模型,并以該模型為基礎(chǔ)研究了有膝雙足被動步行機器人的運動特性、局部穩(wěn)

2、定性和全局穩(wěn)定性,深入分析了被動步行的運動機理。
　　提出了一種三維有膝雙足被動步行機器人的物理模型。結(jié)合人類步行特點將模型的運動分解為矢狀面和冠狀面上的運動,并利用Lagrange方程和角動量守恒定律分別建立了其動力學方程,獲得了其無量綱化混合動力學模型。
　　結(jié)合龐加萊映射法、局部線性化和Newton-Raphson迭代法法,利用Matlab數(shù)值仿真求解了三維有膝雙足步行機器人矢狀面運動的不動點,并以此為基礎(chǔ),分析了各參

3、數(shù)變化對機器人周期運動的步長、周期、步速和最小足地間隙等矢狀面運動特性的影響以及各參數(shù)變化和初始角速度變化對機器人冠狀面運動特性的影響與其其顯著性。
　　提出了一種新型胞映射方法-逐級胞映射法(ZPCM),獲得了高精度的吸引胞位置和高可信度的吸引域分布,顯著地提高了映射效率。基于ZPCM法和Floquet乘子理論,分析了大小腿質(zhì)心位置、大小腿質(zhì)量、足偏置角度和斜坡角度等參數(shù)變化對其運動的局部穩(wěn)定性和全局穩(wěn)定性的影響,獲得了其運動穩(wěn)