雙足機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃與仿真研究.pdf

1、機(jī)器人匯集了當(dāng)今世界在機(jī)電、材料、計(jì)算機(jī)、傳感器、控制技術(shù)等多個學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，機(jī)器人技術(shù)代表了機(jī)電一體化的最高成就，是二十世紀(jì)人類最偉大的成果之一。機(jī)器人中的兩足步行機(jī)器人雖然只有近四十年的歷史，但是由于它獨(dú)特的適應(yīng)性和擬人性，成為了機(jī)器人領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。課題旨在設(shè)計(jì)一種雙足人形機(jī)器人平臺，在此基礎(chǔ)上對雙足機(jī)器人的步行機(jī)理進(jìn)行研究，為進(jìn)一步設(shè)計(jì)自主的智能雙足人形機(jī)器人積累經(jīng)驗(yàn)。 本文首先設(shè)計(jì)了兩足步行機(jī)器人的本體結(jié)

2、構(gòu)，并討論了關(guān)節(jié)自由度的設(shè)置和驅(qū)動系統(tǒng)的配置問題。然后，基于D-H矩陣對該機(jī)器人進(jìn)行了正逆運(yùn)動學(xué)分析，該方法運(yùn)算簡便、直觀易懂。在運(yùn)動學(xué)建模的基礎(chǔ)上，基于拉格朗日動力學(xué)方程進(jìn)行機(jī)器人的動力學(xué)建模，該建模方法可以方便地分析各關(guān)節(jié)所需的驅(qū)動力矩，作為動力學(xué)分析和機(jī)器人電機(jī)選型的依據(jù)。 機(jī)器人采用離線規(guī)劃--再線調(diào)整的行走方式，其中，對機(jī)器人離線規(guī)劃提出三步規(guī)劃法。首先，結(jié)合對人類行走步態(tài)的研究，規(guī)劃機(jī)器人行走姿態(tài)及軌跡；在此基礎(chǔ)上建

3、立并求解運(yùn)動學(xué)方程，獲得機(jī)器人行走時各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角曲線；最后，針對前向運(yùn)動與側(cè)向運(yùn)動之間的耦合，對求得的運(yùn)動曲線進(jìn)行修正，使機(jī)器人在保證穩(wěn)定的前提下，動作更加流暢。 應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，對機(jī)器人行走步態(tài)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。在Pro/e中建立機(jī)器人的簡化模型，導(dǎo)入仿真軟件Adams中，得到的運(yùn)動曲線控制虛擬樣機(jī)模型的關(guān)節(jié)運(yùn)動。通過仿真實(shí)驗(yàn)獲得機(jī)器人行走時的動態(tài)圖像及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證步態(tài)規(guī)劃方法的可行性。在進(jìn)行仿真的過程中，可以進(jìn)行動態(tài)仿真過程