雙足步行機器人行走間隙碰撞問題及穩(wěn)定性分析.pdf

1、近年來智能機器人一直是機器人研究領(lǐng)域的一個熱點，為了能夠?qū)⑷藗儚膹?fù)雜惡劣的工作環(huán)境中解脫出來，雙足步行機器人成為智能機器人領(lǐng)域的研究重點之一。目前國內(nèi)外研發(fā)的一些雙足機器人雖然實現(xiàn)了穩(wěn)定步行，但是想要達(dá)到更自然、靈活的穩(wěn)定步態(tài)依舊是該領(lǐng)域眾多學(xué)者的目標(biāo)，這要求對雙足機器人步行特征深入剖析。本文主要針對雙足步行機器人穩(wěn)定動態(tài)行走的一些關(guān)鍵問題：數(shù)學(xué)模型建立，動態(tài)步態(tài)中碰撞分析，混雜動力學(xué)模型，穩(wěn)定性判據(jù)，動態(tài)步行仿真校驗?zāi)Ｐ驼归_研究。

2、r>　　根據(jù) SHR-8S型雙足機器人的實體樣機，以足部、腿部、髖部為重點，在能夠反映出人體下肢運動機理的前提下簡化為一個七桿機器人模型，對各個關(guān)節(jié)進行自由度配置和轉(zhuǎn)角范圍限定。選用改進后的D-H法對模型做正運動學(xué)求解，采用解析法得出逆運動學(xué)模型。分析雙足機器人完整步行過程中足部和腿部的變化，將一個步行周期化分為具有連續(xù)動力學(xué)特性的階段和具有離散動力學(xué)特性的階段，并分別進行討論。用Lagrange法得出機器人雙腿支撐期和單腿支撐期的連續(xù)

3、動力學(xué)方程，雙腿切換時擺腳落地產(chǎn)生的碰撞力是影響步行穩(wěn)定性的一個重要因素，將這種具有脈沖效應(yīng)的沖擊力當(dāng)作整個步行系統(tǒng)的一部分，得出具有離散特性的動力學(xué)方程。最后得到雙足機器人動態(tài)步行的混雜動力學(xué)方程。根據(jù)雙足機器人完整步行的具體情況，考慮了步行過程的周期特性和混雜特性，采用龐加萊映射法做為穩(wěn)定性判據(jù)，通過具體方法及Poincare截面的選取，將機器人步行的穩(wěn)定性轉(zhuǎn)化為不動點的穩(wěn)定性。應(yīng)用ADAMS軟件，通過添加約束和STEP函數(shù)對動態(tài)步