四足仿生機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃及行走穩(wěn)定性研究.pdf

1、本文依托于國家863主題項(xiàng)目《高性能四足仿生機(jī)器人原型系統(tǒng)研究》，以提高四足仿生機(jī)器人行進(jìn)穩(wěn)定性為目標(biāo)，以四足仿生機(jī)器人為研究對象，建立高性能四足仿生機(jī)器人的機(jī)電控制一體化虛擬樣機(jī)模型，基于改進(jìn)的CPG中樞模式發(fā)生器，對機(jī)器人的典型步態(tài)進(jìn)行規(guī)劃，并進(jìn)行運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)仿真。建立四足機(jī)器人穩(wěn)定性評價理論，將機(jī)器人的相關(guān)機(jī)械參數(shù)、步態(tài)參數(shù)對機(jī)器人穩(wěn)定性的影響進(jìn)行分析，為今后四足仿生機(jī)器人的設(shè)計和開發(fā)提供有益的規(guī)律性指導(dǎo)和高效的輔助設(shè)計工具。全

2、文的研究工作主要包括：
　　1.應(yīng)用動力學(xué)仿真軟件Adams和科學(xué)計算軟件Matalb建立參數(shù)可調(diào)的四足機(jī)器人機(jī)電控制一體化虛擬樣機(jī)模型；通過 DH描述方法對四足機(jī)器人的一條仿生腿進(jìn)行運(yùn)動學(xué)建模，推導(dǎo)其運(yùn)動學(xué)正解和逆解方程。在腿長等參數(shù)的約束下，應(yīng)用運(yùn)動學(xué)正解進(jìn)行足部運(yùn)動空間的分析與優(yōu)化；應(yīng)用運(yùn)動學(xué)逆解進(jìn)行擺線軌跡的足端軌跡規(guī)劃并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　2.通過分析四足哺乳動物的運(yùn)動規(guī)律，提出基于中樞模式發(fā)生器（CPG）的步態(tài)生

3、成算法。針對四足機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃需求，對比直接函數(shù)生成法，提出一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)CPG關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)地址發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)全關(guān)節(jié)的驅(qū)動函數(shù)生成，并對機(jī)器人啟動步態(tài)進(jìn)行設(shè)計和改進(jìn)。
　　3為了衡量機(jī)器人步行運(yùn)動性能，提出用穩(wěn)定裕度來判斷靜態(tài)步行步態(tài)的穩(wěn)定性，并采用改進(jìn)的瞬時質(zhì)心方法來提高穩(wěn)定裕度的判斷精度。通過對臨界穩(wěn)定性條件的分析，討論占空比和腿型對穩(wěn)定裕度的影響，仿真驗(yàn)證并提出改進(jìn)意見。
　　4.針對四足仿生機(jī)器人虛擬樣機(jī)的功能需求，開