雙足步行機(jī)器人行走間隙碰撞問(wèn)題及穩(wěn)定性分析.pdf

1、近年來(lái)智能機(jī)器人一直是機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，為了能夠?qū)⑷藗儚膹?fù)雜惡劣的工作環(huán)境中解脫出來(lái)，雙足步行機(jī)器人成為智能機(jī)器人領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。目前國(guó)內(nèi)外研發(fā)的一些雙足機(jī)器人雖然實(shí)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(duì)雙足機(jī)器人步行特征深入剖析。本文主要針對(duì)雙足步行機(jī)器人穩(wěn)定動(dòng)態(tài)行走的一些關(guān)鍵問(wèn)題：數(shù)學(xué)模型建立，動(dòng)態(tài)步態(tài)中碰撞分析，混雜動(dòng)力學(xué)模型，穩(wěn)定性判據(jù)，動(dòng)態(tài)步行仿真校驗(yàn)?zāi)Ｐ驼归_(kāi)研究。

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

3、動(dòng)力學(xué)方程，雙腿切換時(shí)擺腳落地產(chǎn)生的碰撞力是影響步行穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素，將這種具有脈沖效應(yīng)的沖擊力當(dāng)作整個(gè)步行系統(tǒng)的一部分，得出具有離散特性的動(dòng)力學(xué)方程。最后得到雙足機(jī)器人動(dòng)態(tài)步行的混雜動(dòng)力學(xué)方程。根據(jù)雙足機(jī)器人完整步行的具體情況，考慮了步行過(guò)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(guò)具體方法及Poincare截面的選取，將機(jī)器人步行的穩(wěn)定性轉(zhuǎn)化為不動(dòng)點(diǎn)的穩(wěn)定性。應(yīng)用ADAMS軟件，通過(guò)添加約束和STEP函數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)步