新型四足步行機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計及系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)辨識.pdf

1、四足步行機(jī)器人的研究是目前國內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點之一?，F(xiàn)代四足機(jī)器人設(shè)計面臨著高速、高負(fù)載、高適應(yīng)性等方面的挑戰(zhàn)。本課題的研究工作是國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）“高性能四足仿生機(jī)器人”主題項目和國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）“核電站緊急救災(zāi)機(jī)器人的基礎(chǔ)科學(xué)問題”的主要研究內(nèi)容之一，旨在解決新型四足機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計、運(yùn)動學(xué)動力學(xué)參數(shù)辨識、腳力識別以及外部干擾識別等關(guān)鍵問題。通過理論仿真分析和試驗研究，主要完成了以下研究工

2、作。
　?。?）針對新型四足機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計問題，采用仿生學(xué)與機(jī)構(gòu)設(shè)計相結(jié)合的方法，提出了三種混聯(lián)式腿部構(gòu)型并進(jìn)行了樣機(jī)試制。采用矢量法和幾何法對所提出的三種腿部構(gòu)型進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)正反解建模及機(jī)構(gòu)特性分析。根據(jù)設(shè)計要求選取了工作空間指標(biāo)、承載力空間指標(biāo)和各項同性度指標(biāo)對三種機(jī)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行選型。將最優(yōu)選型與傳統(tǒng)的串聯(lián)式進(jìn)行了驅(qū)動力對比，進(jìn)一步說明了設(shè)計的優(yōu)越性。制造了最終試驗樣機(jī)，并采用負(fù)重試驗驗證了機(jī)構(gòu)設(shè)計的承載性。
　　（2）針

3、對新型四足機(jī)器人特有的閉環(huán)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，提出了一種對其機(jī)構(gòu)參數(shù)及慣性參數(shù)的分組辨識方法。采用MDH法建立了細(xì)化的坐標(biāo)系關(guān)系，并推導(dǎo)出各構(gòu)件的運(yùn)動雅克比。建立了機(jī)器人的機(jī)構(gòu)誤差參數(shù)和慣性參數(shù)的辨識模型，提出了參數(shù)辨識的分組辨識原則。揭示了辨識矩陣與機(jī)器人性能描述的最小參數(shù)集的關(guān)系，與傳統(tǒng)的整體參數(shù)辨識方法相比，分組參數(shù)辨識方法提高了參數(shù)辨識的效率。
　?。?）針對新型四足機(jī)器人對環(huán)境的實時感知問題，提出了一種三維腳力識別方法。在足端無外

4、接傳感器的條件下，利用機(jī)器人自身自帶的液壓傳感器進(jìn)行腳力識別。根據(jù)驅(qū)動的解耦性，建立了動態(tài)識別模型，并得到了腳力的顯式解表達(dá)式。為提高腳力識別的精確性，用試驗的方式對液壓驅(qū)動器驅(qū)動力進(jìn)行了參數(shù)化建模。采用RecurDyn軟件對波浪步態(tài)行走進(jìn)行了仿真，對比了識別模型和仿真結(jié)果。通過樣機(jī)行走試驗驗證了識別方法的有效性。最終采用所提出的識別模型進(jìn)行了砝碼提升質(zhì)量辨識、足端觸地判斷、以及ZMP位置計算分析。
　?。?）針對新型四足機(jī)器人對