学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
双足机器人快速步行动力学研究
作 者: 侯月阳
导 师: 吴伟国
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 机械设计及理论
关键词: 双足机器人 机器人动力学 快速步行 预观控制 ZMP
分类号: TP242.6
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 226次
引 用: 1次
阅 读: 论文下载
内容摘要
双足机器人的研究发展迅速,双足步行方式也逐渐受到国内外学术界的重视,并且由于双足机器人是先进技术的代表,因此国外很多商业机构为了推广品牌形象,也争相投身该领域。双足步行所包含的范围较大,本文从快速性入手展开对步行理论研究,所做的研究工作如下:本文设计了基于滑轮组原理的绳索驱动机器人关节传动单元,该单元具有高刚性和轻量化的特点,这为双足机器人提供了一种理论可行的传动方式。本文分别推导出解耦的基于传动轴坐标系、驱动轴坐标系的七连杆和九连杆模型迭代牛顿-欧拉动力学方程。补充了机器人稳定步行的修正条件,利用三阶泰勒公式引入舒适度的概念,推导出基于舒适度的多连杆ZMP公式。本文提出一种用于动力学分析的三维弹簧平台—小车模型,通过简化的舒适度ZMP公式推导出弹簧平台—小车模型的运动规律,并以此作为机器人髋关节竖直方向参考轨迹。将机器人的起步动作合理规划为余弦轨迹,设计出考虑加、减速的可变斜率ZMP轨迹,结合预观控制理论生成了二维质心(Center-Of-Mass,COM)轨迹,采用“基于约束三次样条插值函数”规划出平滑的踝关节轨迹。本文建立12自由度机器人的虚拟样机模型,在MATLAB环境下编写了步行样本和动力学计算程序,并导入ADAMS进行验证,实现了步长0.6m、步行周期0.5s的步行仿真,双足机器人步速达到2.088km/h,符合课题预定目标2km/h,说明本文动力学方程和步行样本的正确性,仿真为今后的样机实验打下基础。
|
全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-9 第1章 绪 论 9-21 1.1 课题来源及研究目的和意义 9-10 1.2 双足机器人国内外现状及理论研究 10-19 1.2.1 双足机器人研究现状 10-16 1.2.2 双足机器人步行理论研究基础 16-19 1.3 课题主要研究内容 19-21 第2章 双足机器人传动单元设计 21-29 2.1 引言 21 2.2 机器人传动单元设计 21-26 2.2.1 机器人现有传动方式介绍 21-24 2.2.2 基于滑轮组的传动单元设计思想 24-25 2.2.3 传动单元性能分析 25-26 2.3 快速步行机器人的尺寸与自由度的确定 26-28 2.3.1 快速步行机器人尺寸确定 26-27 2.3.2 快速步行机器人自由度确定 27-28 2.4 本章小结 28-29 第3章 双足机器人动力学与稳定性研究 29-48 3.1 引言 29 3.2 运动学建模 29-35 3.2.1 正运动学方程 29-32 3.2.2 逆运动学求解 32-34 3.2.3 步态约束条件 34-35 3.3 牛顿—欧拉动力学方程推导 35-41 3.3.1 基于传动轴坐标系的七连杆模型牛顿-欧拉动力学 35-38 3.3.2 基于驱动轴坐标系的七连杆模型矢状面牛顿-欧拉动力学 38-40 3.3.3 基于驱动轴坐标系的九连杆模型解耦牛顿-欧拉动力学 40-41 3.4 稳定性研究 41-47 3.4.1 稳定性条件的修正 42-44 3.4.2 基于动量矩定理的ZMP公式 44-45 3.4.3 基于舒适度的ZMP公式 45-47 3.5 本章小结 47-48 第4章 基于预观控制的快速步行样本生成 48-64 4.1 引言 48 4.2 3D弹簧平台—小车动力学模型 48-51 4.3 竖直方向COM轨迹规划 51-52 4.4 可变斜率的ZMP轨迹规划 52-53 4.5 基于预观控制ZMP的水平COM轨迹生成 53-59 4.6 踝关节轨迹规划 59-61 4.7 步行样本生成 61-63 4.8 本章小结 63-64 第5章 双足快速步行仿真 64-70 5.1 引言 64 5.2 步行仿真与结果分析 64-69 5.2.1 侧偏曲线 64-66 5.2.2 接触力曲线 66 5.2.3 COM位置、速度、加速度和ZMP位置 66-68 5.2.4 关节力矩曲线 68-69 5.3 本章小结 69-70 结论 70-71 参考文献 71-76 攻读学位期间发表的学术论文 76-78 致谢 78
|
相似论文
- 仿人机器人斜面步行模式的建模与规划,TP242.6
- 仿人机器人运动规划与稳定控制方法研究,TP242
- 6-PSS并联机器人动力学建模方法研究,TP242
- 机器人机械动力学系统的广义同步研究,TP242
- Robocup3D仿真系统仿人机器人行走及步态规划研究,TP242
- 晶圆传输机器人振动分析与轨迹控制,TP242.2
- 准被动双足步行机器人样机研制及运动特性研究,TP242.2
- 双足机器人力传感器仿真及平衡检测研究,TP242.6
- 基于CPG控制的双足机器人步态生成,TP242
- 双足机器人的建模与稳定性分析,TP242
- 形状记忆合金驱动导管机器人的运动控制研究,TP242.3
- 双足机器人行走稳定性控制方法与实验研究,TP242
- 仿人足球机器人运动规划方法研究,TP242.3
- 一种新型可重构双三足混联机器人动力学分析,TP242
- 空间机器人动力学参数辨识及其软件设计,TP242
- 一类欠驱动步行机器人运动学动力学分析及控制算法研究,TP242
- 自由浮动空间柔性冗余机器人系统动力学建模与控制研究,TP242
- 伸缩式管道机器人动力学建模与控制系统设计,TP242.3
- 仿人机器人控制系统设计与稳定性研究,TP242
- ZMP算法的四足步行机器人的步态规划与平衡控制,TP242
中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人 > 智能机器人
© 2012 www.xueweilunwen.com
|