基于虛擬樣機技術(shù)的雙足步行機器人設(shè)計與研究.pdf

1、機器人技術(shù)代表了機電一體化的最高成就，是二十世紀(jì)人類最偉大的成果之一。機器人中的兩足步行機器人雖然只有近四十年的歷史，但是由于它獨特的適應(yīng)性和擬人性，成為了機器人領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。 雙足步行機器人與輪式、爬行式和履帶式等移動機器人相比，有著更好的環(huán)境適應(yīng)性，這種優(yōu)越性在非結(jié)構(gòu)環(huán)境里的表現(xiàn)尤為突出。本文設(shè)計了一個雙足步行機器人平臺，在借鑒有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行了本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及自由度的配置，并借助于三維造型軟件實施了本

2、體結(jié)構(gòu)的建模。 根據(jù)人體結(jié)構(gòu)比例給出了雙足步行機器人機構(gòu)設(shè)計方案，主要包括髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)和腳部的設(shè)計。為了使所設(shè)計的機器人能夠模擬人的動作，參考人的各個關(guān)節(jié)運動范圍，定義了機器人各個關(guān)節(jié)角的運動范圍。 在桿件坐標(biāo)系下，基于齊次坐標(biāo)變換理論對雙足步行機器人進(jìn)行了正逆運動學(xué)的建模，為后續(xù)的步態(tài)規(guī)劃奠定了基礎(chǔ)。運用拉格朗日動力學(xué)方程對簡化的機器人模型分別在單、雙腳支撐期進(jìn)行了動力學(xué)建模，得到了一個便于控制的動力學(xué)模型。

3、并根據(jù)機器人的結(jié)構(gòu)特點，對機器人采用倒立擺原理進(jìn)行了離線的步態(tài)規(guī)劃，并通過ZMP判定準(zhǔn)則驗證了步態(tài)的穩(wěn)定性。 利用動力學(xué)仿真軟件ADAMS建立了雙足步行機器人的虛擬樣機，利用Matlab中的Simulink工具箱建立了機器人的控制系統(tǒng)，通過ADAMS中Controls接口模塊實現(xiàn)了兩者的聯(lián)合仿真，驗證了步態(tài)規(guī)劃、控制算法的有效性，并得到了機器人在步行過程中各個關(guān)節(jié)的力矩變化曲線，為選擇驅(qū)動部件提供了依據(jù)，也為物理樣機的研制打下了