單足機(jī)器人動(dòng)力學(xué)特性與觸地相動(dòng)態(tài)平衡控制方法研究.pdf

1、單足機(jī)器人是研究仿生跳躍機(jī)器人的起點(diǎn)和基礎(chǔ)，主要模仿動(dòng)物的自平衡跳躍過程。針對(duì)機(jī)器人的特殊結(jié)構(gòu)和質(zhì)量屬性進(jìn)行單足機(jī)器人動(dòng)態(tài)特性與觸地相動(dòng)態(tài)平衡控制方法研究，對(duì)于改善機(jī)器人的平衡控制策略以及仿生理論的研究有著十分重要的意義。
　　單足機(jī)器人的跳躍運(yùn)動(dòng)在空間內(nèi)進(jìn)行，通過建立運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解模型得到機(jī)器人控制量與機(jī)身姿態(tài)檢測(cè)量之間的映射關(guān)系。通過對(duì)動(dòng)物跳躍過程的分析將機(jī)器人的三維跳躍簡(jiǎn)化為矢平面跳躍。將機(jī)器人每周期的跳躍情形歸納為觸地相與飛

2、行相，并對(duì)飛行相以及觸地相機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行詳細(xì)討論。利用第二類拉格朗日方程以及坐標(biāo)變換建立觸地相機(jī)身姿態(tài)調(diào)整的動(dòng)力學(xué)模型。分析機(jī)器人姿態(tài)變化的根本原因并對(duì)國(guó)內(nèi)外典型單足機(jī)器人平衡控制算法的適用條件進(jìn)行歸納。通過研究袋鼠的跳躍運(yùn)動(dòng)過程，得到機(jī)器人姿態(tài)變化過程和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性條件?；趧?dòng)力學(xué)模型提出滿足觸地相運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定條件的機(jī)身姿態(tài)調(diào)整過程和運(yùn)動(dòng)控制方。分析了機(jī)身姿態(tài)限制條件，完成了對(duì)機(jī)器人的觸地相運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性仿真研究。
　　通過利用Ma