雙足步行機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、本文對(duì)雙足步行機(jī)器人建立了完整的動(dòng)力學(xué)模型，使機(jī)器人能在平面上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)行走。并且對(duì)模型的可靠性和實(shí)用性進(jìn)行了仿真計(jì)算，結(jié)果證實(shí)了文中模型的合理性和可行性。首先對(duì)所要研究的雙足步行機(jī)器人進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析，確定其自由度數(shù)、自由度分配方案及關(guān)節(jié)形式等。為了使建立的模型利于計(jì)算機(jī)控制和編程計(jì)算，文章采用了一種遞推的Newton-Euler方法來(lái)建立機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，這種方法的特點(diǎn)是利用遞推計(jì)算的辦法來(lái)形成力學(xué)方程中動(dòng)力矩陣和關(guān)聯(lián)矩陣的元素，

2、這就使得非常復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)方程在編程計(jì)算的時(shí)候顯得非常簡(jiǎn)潔、有效，在這個(gè)基礎(chǔ)上，提出了基于三次樣條插值的步態(tài)參數(shù)規(guī)劃方法，對(duì)踝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)利用此法進(jìn)行了軌跡規(guī)劃和仿真，并結(jié)合機(jī)器人的軌跡規(guī)劃，推導(dǎo)了各個(gè)關(guān)節(jié)的角度一時(shí)間函數(shù)，接著給出零力矩點(diǎn)(Zero MomentPoint)的定義，推導(dǎo)了其求解公式，并討論了能使雙足步行機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定步行的ZMP軌跡。 在雙足步行機(jī)器人的控制問題上，文章采用的是跟蹤式的PID控制法，具體措施是

3、首先把機(jī)器人的行走過程按一個(gè)很小的時(shí)間間隔分成許多時(shí)間域，其次把機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程在每個(gè)時(shí)域里線性化，然后在這個(gè)時(shí)域內(nèi)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行PID控制。其實(shí)這種控制方法允許對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特性參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這就更容易使控制系統(tǒng)達(dá)到我們的要求：另外，由于在控制系統(tǒng)中采用了變結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)，用來(lái)抵消由于實(shí)際機(jī)器人的某些力學(xué)參數(shù)很難精確測(cè)量，所帶來(lái)的對(duì)穩(wěn)定性的負(fù)面影響，從而增強(qiáng)了機(jī)器人的自適應(yīng)性。文章最后將此控制方法應(yīng)用到機(jī)器人在單腳支撐期時(shí)髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，