準四足被動行走機器人的動力學仿真研究.pdf

1、目前，行走機器人已成為機器人研究領域的一個熱點，其中被動行走機器人由于具有效率高、結構簡單等特點，日益成為研究的重點。本文對準四足被動行走機器人的動力學特性展開了研究。
　　首先建立了機器人的三維結構模型及其等效簡化結構的多剛體動力學模型。根據(jù)對被動行走機器人運動特性的分析，分別利用拉格朗日方程和動量矩原理，建立了機器人擺動階段和碰撞轉換階段的動力學數(shù)學模型。選取碰撞發(fā)生后瞬間的相截面為龐加萊截面。根據(jù)能量守恒關系選取能使機器人穩(wěn)

2、定運行的初始條件的迭代初值，根據(jù)機器人系統(tǒng)的數(shù)學模型，運用四階龍格庫塔迭代法求解機器人在龐加萊截面上的不動點，并通過分析雅可比矩陣的特征值判斷不動點的穩(wěn)定性，以穩(wěn)定的不動點作為運動的初始條件。
　　然后，運用中心點胞映射法求解不動點的吸引域。由于不動點的吸引域大小可以衡量運動的穩(wěn)定性，所以本文通過對吸引域體積的計算，分析了質量比、斜坡傾角等參數(shù)變化對機器人行走穩(wěn)定性的影響規(guī)律。并以此為依據(jù)綜合考慮各參數(shù)對機器人穩(wěn)定性的影響情況，選

3、擇合理的參數(shù)使機器人具有較大的穩(wěn)定裕度。利用分岔圖、相平面圖等圖形分析了系統(tǒng)響應的周期運動、倍周期分岔等運動形式的轉化與演變過程。研究了腿質心位置及斜坡傾角等參數(shù)對機器人運動的倍周期分岔行為的影響及變化規(guī)律。通過求解質量比、斜坡傾角等參數(shù)變化時的不動點，分析了參數(shù)變化對機器人穩(wěn)態(tài)行走步態(tài)的影響。
　　最后，利用ADAMS軟件建立了準四足被動行走機器人的虛擬樣機，以數(shù)值仿真求得的不動點及吸引域中的狀態(tài)參量為初始條件，進行了動力學仿真