高速重載步行機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析及步態(tài)規(guī)劃.pdf

1、現(xiàn)階段世界各地，自然災(zāi)害、突發(fā)事件和恐怖活動(dòng)頻發(fā)，威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，面對(duì)無法預(yù)估的災(zāi)難現(xiàn)場和救援工作，開發(fā)新型移動(dòng)式并能夠快速且重載的搬運(yùn)機(jī)器人，開展搜救、運(yùn)輸物資等救援工作成為移動(dòng)機(jī)器人主要研究的課題。本文提出一種輪足復(fù)合式??2-UPS?U&R串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的高速重載機(jī)器人，其研究目的主要是為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的高速度重載荷搬移及救援等。本文從機(jī)器人機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、穩(wěn)定性、步態(tài)規(guī)劃和實(shí)驗(yàn)幾個(gè)方面進(jìn)行研究：
　　

2、首先，根據(jù)機(jī)器人步行環(huán)境及行走速度要求，并結(jié)合人體仿生原理，提出輪足復(fù)合式串并混聯(lián)腿部機(jī)構(gòu)和內(nèi)外架機(jī)體機(jī)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上提出高速重載的設(shè)計(jì)目標(biāo)，并根據(jù)設(shè)定的速度及載荷分析機(jī)器人機(jī)構(gòu)。作為后續(xù)分析的基礎(chǔ)，對(duì)腿部機(jī)構(gòu)及機(jī)器人整機(jī)進(jìn)行位置分析，并求解腿部機(jī)構(gòu)的工作空間。
　　其次，基于上述求解的工作空間及位置分析，對(duì)機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)的雅克比矩陣及各條腿的速度進(jìn)行求解，并分析高速重載機(jī)器人整機(jī)的速度。根據(jù)腿部機(jī)構(gòu)各桿的速度并結(jié)合拉格朗日方程建

3、立機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程。
　　再次，規(guī)劃機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)的足端軌跡，針對(duì)一般情況下足端軌跡及越障情況下足端軌跡兩種情況進(jìn)行規(guī)劃。并基于機(jī)器人靜態(tài)穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性對(duì)高速重載機(jī)器人進(jìn)行步態(tài)規(guī)劃，本文主要進(jìn)行兩種步態(tài)規(guī)劃，包括對(duì)角小跑步態(tài)及機(jī)器人越障步態(tài)。
　　最后，基于上述機(jī)器人腿部及整機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)、軌跡及步態(tài)規(guī)劃，對(duì)機(jī)器人的腿部機(jī)構(gòu)及整機(jī)進(jìn)行虛擬樣機(jī)仿真，并對(duì)該高速重載機(jī)器人的電機(jī)及電動(dòng)推桿進(jìn)行選型，對(duì)現(xiàn)有樣機(jī)進(jìn)行軌