六足機器人橫向行走步態(tài)規(guī)劃及穩(wěn)定性研究.pdf

1、六足機器人技術(shù)作為機器人領(lǐng)域研究的熱點,一直以來都受到眾多科研人員的關(guān)注。其優(yōu)越的運動性能和良好的地形適應(yīng)能力,以及優(yōu)良的穩(wěn)定性是其它步行機器人所無法比擬的。本論文從六足機器人的機構(gòu)設(shè)計入手,在理論分析的基礎(chǔ)上,為所設(shè)計的六足機器人規(guī)劃了一種橫向行走步態(tài),并對其穩(wěn)定性進行了分析。又借助相關(guān)軟件對所規(guī)劃步態(tài)進行了仿真驗證,研究了相關(guān)運動參數(shù)對其運動性能的影響。同時還搭建了六足機器人實物樣機實驗平臺,并進行了調(diào)試。
　　 首先,本論

2、文是在本校機電工程研究所前期研究的基礎(chǔ)上,對原有的六足機器人機構(gòu)進行了適當?shù)母倪M和優(yōu)化設(shè)計,在保留原有虛擬樣機單腿六自由度優(yōu)點的同時,使其易于實現(xiàn)實物樣機的搭建。在機構(gòu)設(shè)計的同時,為各驅(qū)動關(guān)節(jié)選擇了合適的驅(qū)動器,完成相關(guān)零件的加工之后,搭建了實物樣機實驗平臺。在機構(gòu)設(shè)計的過程中,對其腿部機構(gòu)的工作空間進行求解,以確定腿部機構(gòu)的可達范圍,同時也驗證了機構(gòu)設(shè)計的合理性。還建立了腿部機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,對處于站立相和擺動相狀態(tài)的腿部機構(gòu)進行運動學(xué)

3、求解,為下一步的研究打下基礎(chǔ)。
　　 其次,以所設(shè)計的六足機器人機構(gòu)為研究對象,為其規(guī)劃了一種橫向行走三角步態(tài),并對該步態(tài)下行走的穩(wěn)定性進行了分析。針對目前六足機器人領(lǐng)域橫向行走步態(tài)方面理論研究較少的現(xiàn)狀,在深入研究自然界中六足生物行走方式和六足機器人運動機理的基礎(chǔ)上,從步態(tài)總體規(guī)劃、步態(tài)分析、最大步幅計算以及足端運動軌跡規(guī)劃等方面入手,為其規(guī)劃了一種橫向行走三角步態(tài)。完成步態(tài)規(guī)劃之后,又采用不同的穩(wěn)定性判別方法,對水平地面上行

4、走和坡面上行走兩種情況下的行走穩(wěn)定性進行了計算分析。
　　 最后,采用虛擬樣機技術(shù)對所規(guī)劃的橫向行走步態(tài)進行仿真,驗證了該步態(tài)的行走能力以及該步態(tài)行走的穩(wěn)定性和連續(xù)性,并得出了該步態(tài)行走時機器人腿部各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角曲線,為實物樣機實驗提供了依據(jù)。同時,又運用仿真的方法研究了各運動參數(shù)對六足機器人運動性能的影響,得到了各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角速度隨步高和步長等運動參數(shù)的變化規(guī)律,為步態(tài)優(yōu)化和機器人控制提供參考。并對所搭建的六足機器人實物樣機實驗平臺