具彈簧-質量結構的單足機器人的跑動仿真與控制.pdf

1、機器人的奔跑運動可以通過一個由質點和無質量無阻尼的直線彈簧所構成的等效腿模型來描述，我們稱之為彈簧-質量系統(tǒng)。本論文對機器人單腿系統(tǒng)進行了仿真和控制，以作為足式機器人研究的模板，同時假定單腿的運動行為可以用彈簧負載倒立擺模型來描述。對于能量保守系統(tǒng)，通過分析計算可以得到使機器人保持自穩(wěn)定奔跑的最小臨界能量和有效參數(shù)調(diào)整范圍。這樣就可以得到所有可能的使系統(tǒng)處于穩(wěn)定區(qū)域的參數(shù)組合。本論文的研究工作包括三部分：首先，基于對能量保守彈簧負載倒立

2、擺模型的分析，在MATLAB軟件的SimMechanics中創(chuàng)建了機器人單腿模型，并建立了能夠嵌入不同控制器的可調(diào)仿真模型。通過選擇無能量恢復電機的模型可以解釋恒機械調(diào)節(jié)模型的本質行為。其次，利用恒著地角控制器研究機器人奔跑過程中的自穩(wěn)定調(diào)節(jié)，并觀察整個穩(wěn)定奔跑周期中不同機械參數(shù)對機器人運動的影響。在研究過程中，我們找到了一種定點調(diào)節(jié)方法，并利用文中提出的仿真模型對腿部剛度、著地角、前進速度的變化進行驗證。此外，文中給出了所有重要參數(shù)的