雙足機(jī)器人仿生機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真.pdf

1、雙足機(jī)器人是機(jī)器人研究領(lǐng)域最前沿的問題之一，它是集機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、仿生學(xué)、多傳感器融合技術(shù)及人工智能等多門學(xué)科于一體。雙足行走方式具有最高的靈活性，特別適合于日常環(huán)境中與人類協(xié)作完成各種任務(wù)，在危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具有廣闊的應(yīng)用潛力。因此研究雙足機(jī)器人具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和重要的實(shí)際意思。實(shí)現(xiàn)雙足的擬人穩(wěn)定行走是雙足機(jī)器人的重要目標(biāo)之一。從仿生角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定擬人運(yùn)動(dòng)步態(tài)行走具有重要意義，在此主要研究雙足機(jī)器人仿生機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿

2、真分析。 分析國內(nèi)外雙足機(jī)器人研究領(lǐng)域內(nèi)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)方式，自由度分配，功能特性，結(jié)合對(duì)人的腿部關(guān)節(jié)及肌肉運(yùn)動(dòng)的生理分析，模擬人類關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和肌肉運(yùn)動(dòng)形式，設(shè)計(jì)了二自由度的空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)和單自由度的平面連桿機(jī)構(gòu)，并用于雙足機(jī)器人仿生關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)，同時(shí)建立了這兩種機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，求解這機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解，以及分析關(guān)節(jié)輸入輸出的靜力學(xué)關(guān)系。采用Denavit-Hartenberg規(guī)則設(shè)定雙足機(jī)器人各個(gè)桿件參數(shù)及關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角變量，建立關(guān)節(jié)坐標(biāo)

3、系，得到雙足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。考慮機(jī)器人的穩(wěn)定行走的條件，給出了重心點(diǎn)(C0G)和零力矩點(diǎn)(ZMP)計(jì)算式，分析雙足機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性原理，在前向運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)建立七桿機(jī)構(gòu)模型，得到七桿機(jī)構(gòu)的拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程表達(dá)式，為機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及步態(tài)規(guī)劃奠定基礎(chǔ)?；陔p足機(jī)器人步行運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)要求，結(jié)合人的步態(tài)形式，規(guī)劃了雙足機(jī)器人擬人運(yùn)動(dòng)步態(tài)，設(shè)計(jì)了在前向平面內(nèi)的擬人運(yùn)動(dòng)步態(tài)圖。對(duì)步態(tài)圖中關(guān)鍵姿態(tài)的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采用樣條插值和多項(xiàng)式擬合的方法，得到單腿