雙足步行方法與控制系統(tǒng)研究.pdf

1、雙足步行機(jī)器人研究作為控制技術(shù)和控制理論領(lǐng)域中一項(xiàng)非常具有挑戰(zhàn)性的研究工作，具有重要的科研價(jià)值，不僅可以推動(dòng)機(jī)械電子、人工智能等多學(xué)科的發(fā)展，促進(jìn)新控制理論和控制方法的產(chǎn)生，還具有在軍事、娛樂、醫(yī)療等事業(yè)上的廣闊的應(yīng)用前景。本文對(duì)新設(shè)計(jì)的多自由度雙足步行機(jī)器人下肢作為研究對(duì)象，系統(tǒng)地分析了雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。 本文首先確定了以一種十字萬向聯(lián)軸節(jié)做為腳踝和髖關(guān)節(jié)雙自由度的實(shí)現(xiàn)方式，關(guān)節(jié)均采用了直流

2、伺服電機(jī)加滾珠絲杠齒輪傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的杠桿形式的驅(qū)動(dòng)方式。在分析證明了踝、髖關(guān)節(jié)在并聯(lián)驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)自由度可實(shí)現(xiàn)后，針對(duì)下肢體的機(jī)械參數(shù)，建立了動(dòng)力學(xué)模型，著重研究了其前向動(dòng)力學(xué)方程，并通過證明簡(jiǎn)化了該方程。進(jìn)而通過對(duì)人體特征和擬人行走步態(tài)研究，結(jié)合本體樣機(jī)特點(diǎn)，進(jìn)行了擬人運(yùn)動(dòng)步態(tài)規(guī)劃，通過立方插補(bǔ)計(jì)算的方法建立了各關(guān)節(jié)的軌跡曲線方程，并通過MATLAB對(duì)該軌跡方程進(jìn)行了步態(tài)描述，然后，對(duì)該步態(tài)軌跡進(jìn)行了前向ZMP穩(wěn)定邊界分析。設(shè)計(jì)了機(jī)器人硬