足式機器人步態(tài)規(guī)劃與平衡恢復(fù)策略研究.pdf

1、足式仿生機器人由于具備仿人行走、代替人類完成各種復(fù)雜操作的巨大潛在價值,是當(dāng)前機器人研究領(lǐng)域的前沿,并已催生了一系列相關(guān)理論及原型機,但目前足式機器人技術(shù)距離成熟階段仍有一段距離,當(dāng)前技術(shù)條件下,足式機器人技術(shù)在步態(tài)規(guī)劃與平衡控制等方面依舊存在不少問題尚未完全解決,值得展開深入研究。
　　本文圍繞足式機器人的步態(tài)規(guī)劃與平衡恢復(fù)問題展開研究。先對足式機器人國內(nèi)外當(dāng)前研究現(xiàn)狀與熱點進行了介紹,在此基礎(chǔ)上,首先對足式機器人進行步態(tài)設(shè)計,

2、對步行機器人足尖在前進與豎直方向分別參照復(fù)合擺線在坐標(biāo)空間進行軌跡規(guī)劃,根據(jù)機器人自身機構(gòu)約束通過逆運動學(xué)解得所有腿部關(guān)節(jié)角度變化曲線輸入虛擬樣機進行仿真實驗驗證,進一步地,選取直流伺服電機和Elmo驅(qū)動器搭建了一個雙足機器人實驗平臺進行仿人步行實驗。其次針對四足機器人在行走時常見的受外力干擾及地面崎嶇不平等情況分別進行研究探索,四足機器人由于行走時只有幾個支撐點與地面接觸,運動的靈活性大大提高,但也因而導(dǎo)致重心不穩(wěn),故極易受到不平坦地

3、面或是受到外力干擾的影響,本文通過調(diào)整四足機器人支撐腿的伸縮與擺動來實時修正重心姿態(tài)的偏差,而當(dāng)受到突發(fā)瞬時較大的外力干擾時,由于瞬間機器人可能在較大的外力影響下已經(jīng)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的傾翻趨勢,此時僅調(diào)整支撐腿已經(jīng)難以扭轉(zhuǎn)機器人傾翻的狀態(tài),故設(shè)計使四足機器人的擺動腿朝傾翻方向邁步來緩解機器人的側(cè)向運動速度,以便盡快恢復(fù)四足機器人平衡狀態(tài)。之后通過多體動力學(xué)仿真平臺Recurdyn導(dǎo)入四足機器人虛擬樣機模型進行機械控制聯(lián)合仿真驗證以上所設(shè)計的