2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、跳躍機(jī)器人可以廣泛地應(yīng)用于考古、星際探測、反恐和資源勘探等領(lǐng)域。相對于輪式和行走式機(jī)器人,跳躍式機(jī)器人的特點是利用跳躍運(yùn)動前進(jìn),具有移動速度快、越障能力強(qiáng)的特點。但是跳躍機(jī)器人的運(yùn)動過程中與地面間的接觸情況不斷變化,存在著與地面碰撞沖擊,使得機(jī)器人的動力學(xué)過程存在著連續(xù)狀態(tài)和碰撞離散狀態(tài)相混雜的特點,具有高度的非線性。另外在給定特定任務(wù)的情況下,如何合理規(guī)劃任務(wù)空間和關(guān)節(jié)空間的軌跡,也是一個難點。傳統(tǒng)的跳躍機(jī)器人多采用“電機(jī)+彈簧”的方

2、式為跳躍運(yùn)動提供動力,這種傳動方式采用齒輪、棘輪等復(fù)雜的傳動機(jī)構(gòu),容易出現(xiàn)卡死等故障,本文針對這種不足,采用氣動人工肌肉作為動力裝置,利用氣動肌肉的輸出力大、傳動裝置簡單的優(yōu)點,進(jìn)行跳躍機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計。但是氣動肌肉具有高度的非線性,力-位移存在滯環(huán)特性,力學(xué)模型的建立是一個難點。由于力學(xué)模型非線性和氣體可壓縮性特點,精確的位置控制方法的研究也是一個難點。
  本文在課題組對青蛙的生理結(jié)構(gòu)和跳躍特點已經(jīng)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上,以氣動

3、肌肉作為驅(qū)動器,構(gòu)建仿青蛙跳躍機(jī)器人本體,對機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特性、氣動肌肉的力學(xué)模型、實現(xiàn)規(guī)則地形下的特定跳躍任務(wù)時的軌跡規(guī)劃、氣動肌肉驅(qū)動關(guān)節(jié)控制策略和機(jī)器人運(yùn)動控制器等問題進(jìn)行研究。
  本文首先簡要分析青蛙的生理結(jié)構(gòu)和跳躍運(yùn)動特點,建立青蛙跳躍運(yùn)動等效六桿模型,在ADAMS中對六桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化仿真,為機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計提供參考;對機(jī)器人的后肢進(jìn)行設(shè)計,并設(shè)計出前肢和整機(jī);根據(jù)機(jī)器人的狀態(tài)信息采集的需要,選用相關(guān)傳感器。

4、r>  分析機(jī)器人跳躍過程的欠驅(qū)動特性,將跳躍過程劃分為不同的子相,建立統(tǒng)一的運(yùn)動學(xué)模型;對跳躍過程的動力學(xué)特性進(jìn)行分析,基于拉格朗日方程分別建立連續(xù)動力學(xué)方程和碰撞離散相動力學(xué)方程,并分析不同子相運(yùn)動狀態(tài)切換的條件。氣動人工肌肉的力學(xué)特性是機(jī)器人設(shè)計和控制的基礎(chǔ),因此對氣動人工肌肉的力學(xué)特性進(jìn)行研究。采用機(jī)理建模和實驗建模兩種手段對氣動肌肉的力學(xué)行為進(jìn)行建模。機(jī)理模型以Chou理想模型為基礎(chǔ),考慮橡膠壁彈性、纖維網(wǎng)彈性和內(nèi)部摩擦等因素

5、的影響;為了實際控制的需要,利用實驗手段了建立現(xiàn)象模型;對于PAM內(nèi)部復(fù)雜的充氣和排氣過程,利用實驗數(shù)據(jù)建立了排氣階段和充氣階段的現(xiàn)象模型。
  以規(guī)則地形下的給定跳躍高度和遠(yuǎn)度為任務(wù)目標(biāo),研究軌跡規(guī)劃問題。對欠驅(qū)動關(guān)節(jié)的求解問題進(jìn)行深入分析。以地面對機(jī)器人反作用力最大值最小為目標(biāo),對任務(wù)空間的軌跡進(jìn)行優(yōu)化;在任務(wù)空間軌跡規(guī)劃的基礎(chǔ)上,以消耗的主動力矩最小為目標(biāo),對關(guān)節(jié)空間進(jìn)行軌跡優(yōu)化,并進(jìn)行仿真。
  設(shè)計機(jī)器人的運(yùn)動控制

6、器。對氣動肌肉驅(qū)動關(guān)節(jié)的位置控制策略進(jìn)行研究,構(gòu)建單自由度的氣動肌肉驅(qū)動關(guān)節(jié)實驗平臺,以實驗平臺動力學(xué)模型和所建立的氣動肌肉實驗?zāi)P蜑榛A(chǔ),進(jìn)行P I D串級位置控制方法和RBFNN-PID串級位置控制方法的研究?;跉鈩蛹∪怛?qū)動關(guān)節(jié)的位置控制策略,建立機(jī)器人的控制器,使用RBFNN-PID串級控制方法對各個關(guān)節(jié)分別進(jìn)行控制,并進(jìn)行matlab/adams聯(lián)合仿真。
  設(shè)計了機(jī)器人的控制系統(tǒng),并進(jìn)行位姿調(diào)整和跳躍運(yùn)動的實驗研究。

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