可變形六足仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分析與控制研究.pdf

1、近些年，在星際探測、復(fù)雜地形的搶險(xiǎn)救災(zāi)、海底作業(yè)、野外監(jiān)測、軍事偵查等特殊危險(xiǎn)作業(yè)行業(yè)中，任務(wù)難度越來越高，不適合人類去完成，這促使人們不斷研究機(jī)器人技術(shù)，用機(jī)器人代替人類去完成艱巨的任務(wù)。本文針對(duì)帶有變形關(guān)節(jié)的新型六足仿生機(jī)器人，深入研究了其單腿運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)控制及并聯(lián)機(jī)身運(yùn)動(dòng)學(xué)。主要工作如下：
　?。?）利用旋量理論與指數(shù)積方法建立腿部運(yùn)動(dòng)學(xué)模型并給出了運(yùn)動(dòng)學(xué)顯式逆解，針對(duì)腿部后兩關(guān)節(jié)軸線交于一點(diǎn)的特點(diǎn)，結(jié)合經(jīng)典消元理論

2、和 Paden- Kahan子問題方法計(jì)算其運(yùn)動(dòng)學(xué)顯式逆解；基于旋量法計(jì)算擺動(dòng)腿的雅可比矩陣，仿真結(jié)果驗(yàn)證了其正確性。
　?。?）為了提高六足機(jī)器人腿部控制的平穩(wěn)性、動(dòng)作快速性，利用五次B樣條曲線進(jìn)行了關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃，從而使關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的速度、加速度和脈動(dòng)連續(xù)。利用B樣條曲線的凸包性把腿部關(guān)節(jié)速度與加速度的曲線約束轉(zhuǎn)化為對(duì)曲線控制頂點(diǎn)的約束。
　?。?）當(dāng)六足機(jī)器人處于三足支撐階段時(shí)機(jī)體為3-URR并聯(lián)機(jī)構(gòu)，利用旋量理論和指數(shù)

3、積方法建立其正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，利用消元理論和 Paden- Kahan子問題方法建立其逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，為進(jìn)行六足機(jī)器人并聯(lián)動(dòng)力學(xué)分析和控制打下基礎(chǔ)。
　?。?）利用Kane動(dòng)力學(xué)分析方法，建立了機(jī)器人單個(gè)可變形腿的逆動(dòng)力學(xué)模型；可用于單個(gè)可變形腿運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)；分析了關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)動(dòng)加速度對(duì)驅(qū)動(dòng)力矩產(chǎn)生的影響，并分析了各關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩中慣性力矩、向心力矩、哥氏力矩及重力矩所占的比例，分析結(jié)果有助于進(jìn)一步規(guī)劃機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，優(yōu)化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和選