雙足機器人仿生機構設計與運動仿真.pdf

1、雙足機器人是機器人研究領域最前沿的問題之一，它是集機械、電子、計算機、仿生學、多傳感器融合技術及人工智能等多門學科于一體。雙足行走方式具有最高的靈活性，特別適合于日常環(huán)境中與人類協(xié)作完成各種任務，在危險環(huán)境作業(yè)領域內具有廣闊的應用潛力。因此研究雙足機器人具有重要的學術價值和重要的實際意思。實現(xiàn)雙足的擬人穩(wěn)定行走是雙足機器人的重要目標之一。從仿生角度出發(fā)，實現(xiàn)穩(wěn)定擬人運動步態(tài)行走具有重要意義，在此主要研究雙足機器人仿生機構設計和機構運動仿

2、真分析。 分析國內外雙足機器人研究領域內的機械結構，驅動方式，自由度分配，功能特性，結合對人的腿部關節(jié)及肌肉運動的生理分析，模擬人類關節(jié)結構和肌肉運動形式，設計了二自由度的空間并聯(lián)機構和單自由度的平面連桿機構，并用于雙足機器人仿生關節(jié)設計，同時建立了這兩種機構的數(shù)學模型，求解這機構運動學正解和逆解，以及分析關節(jié)輸入輸出的靜力學關系。采用Denavit-Hartenberg規(guī)則設定雙足機器人各個桿件參數(shù)及關節(jié)轉角變量，建立關節(jié)坐標

3、系，得到雙足機器人的運動學方程。考慮機器人的穩(wěn)定行走的條件，給出了重心點(C0G)和零力矩點(ZMP)計算式，分析雙足機構的穩(wěn)定性原理，在前向運動平面內建立七桿機構模型，得到七桿機構的拉格朗日動力學方程表達式，為機構設計及步態(tài)規(guī)劃奠定基礎?；陔p足機器人步行運動的設計要求，結合人的步態(tài)形式，規(guī)劃了雙足機器人擬人運動步態(tài)，設計了在前向平面內的擬人運動步態(tài)圖。對步態(tài)圖中關鍵姿態(tài)的關節(jié)轉角進行數(shù)據(jù)采集，采用樣條插值和多項式擬合的方法，得到單腿