脊柱型四足機器人跳躍步態(tài)動力學建模及特性研究.pdf

1、四足機器人能夠以最好的穩(wěn)定性和最低的復雜性快速通過非結(jié)構(gòu)化環(huán)境。人們對機器人高速、高能效和靈活性提出越來越高的要求,而目前的機器人大多只能實現(xiàn)靜步態(tài)行走或者低速動態(tài)奔跑。而生物學研究表明,跳躍步態(tài)是動物使用的典型的對稱中高速步態(tài),并且很多足類動物使用脊柱為運動提供額外的動力和靈活性。而相應的脊柱型機器人理論和控制的研究卻少之又少,通過脊柱型四足機器人跳躍步態(tài)的研究有益于進一步明晰脊柱作用機理,對高速動態(tài)奔跑機器人的研制具有現(xiàn)實而重要的意

2、義。
　　本課題來源于國家自然科學基金(NO.61005076)資助項目“脊柱型四足機器人能量自循環(huán)及結(jié)構(gòu)、運動參數(shù)優(yōu)化研究”,以跳躍步態(tài)下的帶脊柱的四足機器人為研究對象,旨在解決脊柱型四足機器人的動力學建模、穩(wěn)定跳躍步態(tài)控制、分析能量自循環(huán)機理及機構(gòu)、運動參數(shù)優(yōu)化等相關領域的問題。
　　論文進行了四足動物步態(tài)和脊柱運動的特點分析,確定了帶脊柱的四足機器人的跳躍步態(tài)作為研究對象,建立了能夠滿足分析需求的簡化模型及相應的動力學

3、方程。分析了關節(jié)型脊柱力位約束對系統(tǒng)性能的影響?？隙思怪h(huán)節(jié)引入對機器人速度峰值的提高作用。提出了“變肩髖距的脊柱控制策略”,為機器人脊柱的實際控制提供一種有效的解決方案。
　　為滿足“高效、高加速度”和著地相更精確速度控制的控制目標,根據(jù)相應的動力學模型和脊柱作用機理假設,建立了新的脊柱型四足機器人跳躍步態(tài)水平速度、跳躍高度及俯仰角控制方法。為高速奔跑的四足機器人的研制創(chuàng)造了條件。
　　最后,搭建了四足機器人跳躍步態(tài)的聯(lián)