（硕士学位论文）小型双足步行机器人动力学分析和行走控制.pdf

摘要出了三维模式下的砺鄯治黾捌渫频己图扑悖岷纤悴叫谢魅说哪P本文首先从运动学的基础上分析了双足机器入的运动变拖,给出了正运动学和逆运动学模型的分析。然后从动力学的角度,对双足步行机器人的简化模型做了详尽的分析。分析中给出了连杆模型的牛顿一欧拉方程和拉格朗日方程,并分别从动力学正问题和动力学逆问题两方面分析了机器入运动方程,然后给出了双足机器人转动关节动力学完整的计算方法。完整的分析了蒔理论,给特性详尽的解释了谒悴叫蟹治鲋械挠τ谩1疚幕狗直鹪诙腿式下分析了机器入的倒立摆模型,绘出了相应的步态模式和完整的步态觏划,同时也完善了倒立摆模型下的步态算法。在第四章中,本文结合以上理论分折设计出一种小型双足步行机器人,文章中给出了其机械结构设计思想,机器人主体结构采用舵机伺服器作为驱动,塑料件作为连接件。控制系统部分中提出了一种先进的舵枫控制技术,给出了其具体算法流程,并应焉到后瑟的机器人步伐动作控制中:控制系统还给出双足机器人完整的步行模式步态分析以及步行动作序列和程序流程框架。最后文章结合制作的机器人和多机器人技术阐述了多机器入协作技术,分析了其关键技术和相关理论。关键词:双足步行机器人步态规划舵机多机器人倒立摆
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第滦髀概述一个新的发展阶段——人形机器人。有关这方面的工作早在年就开始了,主进入世纪年代后,随着人工智能学的融入,现代机器人的研究进入要着重予双足步行的开发和研究,从而形成了一个热潮,至今方兴未艾。双足步行机器人技术汇集了当今世界在机电、材料、计算机、传感器、控制技术等多个学科领域的尖端技术,其典型特点是机器人的下肢以刚性构件通过转动副联接,模仿人类的腿及髋关节、膝关节和踩关节,并以执行装置代替肌肉,实现对身体的支撑及连续地协调运动,各关节之间可以有一定蹙度的相对转动。与其它机器人相比,双足机器人具有如下的优点:慊魅硕圆叫谢肪骋G蠛艿停苁视Ω髦值孛媲揖哂薪细叩挠庠秸规则或较窄的路瑟,故它的移动“畜区”很小。慊魅司哂泄憷ǖ墓ぷ骺占洹S捎谛凶呦低痴嫉孛婊。疃段很大,其上配置的机械手具有更大的活动空间,也可使机械手臂设计得较为短小紧凑。阈凶呤巧锝缒讯茸畲蟮牟叫卸鳎洳叫行阅苋词瞧渌叫薪构所无法比拟的。所以双足步行机器人的研究必然要求和促进机器人结构的革命性变化,同时推进机器人学和其他相关学科领域的发展。此外,双足行走机器人能够在人类的生活和工作环境中与人类协同工作,而不需要专门为其对环境进行大规模改造。所以双足行走机器人具有广阔的应用领域,特别是作为残疾人轮被菊呋蚪刂提供室内和户外行走工具、极限环境下代替人工作业等方面更是具有不可替代的作用。双足步幸亍机器入对机器入的机械结构及驱动装置提爨了许多特殊要求,这将导致传统机械的重大变革。双足步行机器人是工程上少有的高阶、非线性、非完整约束的多自由度系统。这给机器人的运动学、动力学及控制理论的研究提供了一个非常理想的实验平台,在对其研究的过程中,很可能导致力学及控制领域中新理论、新方法的产生,另外双足步行机器人的研究还可以推动仿生学、人工智能、计算机图形、通信等相关学科的发展。因此,双足步行机器人的研制具有十分重要的价值和意义。碍的能力,不仅能够在平面行走,而且能够方便的上下台阶及通过不平整、不,
棼◇薯、絷∥心≯缈双足步行机器人发展现状,题婚“.毡镜乃悴叫谢魅朔⒄瓜肿啪双足步行机器人的研制开始于本世纪年代末,只有三十多年的历史。然而,双足步行机器人的研究工作进展迅速。世纪年代中期成为其快速发展的阶段,国内外许多学者正从事与这一领域的研