文档介绍：两足步行椅机器人步行稳定性及关节伺服控制研究摘要两足步行椅机器人是一种可以载人或载物的两足机器人,它研究的主要目的是为下肢残疾人提供一种新的代步工具和用于复杂环境下的货物运输。同时,它也可以作为复杂系统控制、人机交互和大型嵌入式控制软件开发的研究平台。根据两足步行椅机器人的研究目标,本文主要在以下几个方面进行了深入研究。基于虚拟样机技术的两足步行椅机器人开发方法。建立了两足步行椅机器人的机械系统和控制系统模型,实现了机械系统和控制系统的联合仿真。利用该模型在两足步行椅机器人机械设计、步态设计、步态控制等方面进行了研究。虚拟样机技术为两足步行椅机器人机械系统和控制系统的设计提供可靠的依据。推导出一种求两足步行椅机器人运动学逆解的解析方法。该方法把基坐标系建立在机器人的身体上,推导出两足机器人双脚相对于基坐标系的解析形式的运动学逆解。给出了基于该逆解的步态设计方法,并把步态变换算法从┱沟维。研究了两足步行椅机器人质量分布对步行稳定性和步行效率的影响。对两足机器人质量分布的研究目前较少,大多数属于定性的描述。本文通过研究固定步态条件下,质量分布对榷ê叶群筒叫行实挠跋欤发现了一些新的结果葑髡吣壳罢莆盏奈南桌纯。即:大腿质量分布向髋关节偏移时,榷ㄔ6仍黾樱徊叫行氏仍黾尤缓蠹跣 P腿质量分布向踝关节偏移时,榷ㄔ6仍黾樱徊叫行式档汀I仙质量分布向上移动时,稳定裕度先增加然后减小,步行效率先增加然后减小,但二者到达峰值时的质量偏移相距较远。同时,因为上身质量占总重比例较大,上身质量分布对稳定裕度和步行效率的影响比大腿和小腿的影响大。上身质量增加时,榷ㄔ6仍黾印4笸戎柿吭黾邮保榷ㄔ6燃跣 P⊥戎柿吭黾邮保琙稳定裕度减小。这就是说,增加两足机器人上身重量占全身重量的比例可以提高步行稳定性。同时我们注意到连杆质量对榷ㄔ6鹊挠跋烀挥辛酥柿科频挠跋齑蟆该研究结果已经应用于两足步行椅机器人的机械设计中。推导出两足机器人受外力和力矩情况下的健2淹饬土氐干扰对两足机器人愕挠跋旄衾氤隼础6杂诹阶悴叫幸位魅耍第
‰!C婵蠊罱~不考虑乘客干扰时的銀座标器~不考虑乘客干扰时自勺鉿座标!C婷妫篎—一公式可用于研究乘客身体晃动对步行稳定性的影响。具体公式如下式中:识,怀丝透扇藕狭ψ饔玫阄恢孟蛄琟,正卜一乘客干扰合力扛,,,卜一乘客干扰合力矩对两足步行椅机器人稳定性问题进行了研究。分析了乘客身体晃动对步行稳定性的影响。通过研究发现乘客某种频率和幅度的身体晃动可以使原来不稳定的步态恢复稳定,这一结论说明可以利用乘客的身体晃动来提高步态的稳定阂度。从外界干扰强度大小的角度对步态稳定性问题进行分析,给出了处理较小和中等规模干扰的解决方案,即基于动力学模型的稳定性控制方法和基于步态局部调整的稳定性控制方法。利用虚拟样机技术,进行了两足步行椅机器人关节伺服控制的初步研究。采用控制器得到了较好的步态控制效果。为了提高脚触地过程的稳定性设计了一种踝关节柔顺控制器。利用遗传算法进行参数整定,取得了很好的效果。关键词:两足步行椅机器人,榷龆龋柿糠植迹亟谒欧刂猺第页
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第一章绪论课题背景两足步行椅机器人是一种可以载人或载物的两足机器人,它研究的主要目标是为下肢残疾的人士提供一种新的代步工具,同时也可用于在复杂环境下的货物运输。两足步行椅机器人的出现是目前两足机器人飞速发展的必然结果。本章首先介绍了两足步行椅机器人研究的意义、重点和进展。由于两足步行椅机器人的研究与普通的两足机器人的研究既有相似之处,又有它自身的特点,并且二者之间有着密不可分的关系,所以接下来总结了两足机器人研究的现状,最后介绍了本文的主要工作两足机器人移动能力好,可以在崎岖的路面和复杂的环境中移动,代替人完成一些繁琐或危险的工作,如家政服务、抢险救灾、核电站维护、行星探索等,所以有着两足机器人具有人类的外形,特别适合在人类工作和生活的环境中服务。机器人外形的选择与机器人的工作环境和所要完成的任务是密切相关的。在某些情况下并不需要机器人具有人类的外形,如工业机器人,它们只能工作在完全确定的环境中,进行的是重复性的工作。而人类工作和生活环境的设计都深深的烙上了人的身体外形的影响,如大厦中的楼梯、电梯、火车、飞机中的座椅和狭窄过道的设计等等。如果要求机器人即出现在人类活动的环境中,又和人类协同工作,那么两足机随着两足机器人技术的快速发展,利用两足机器人为人类服务的应用研究逐渐开展起来。两足步行椅机器人是两足机器人的一种。并且对它的研究是近几年才出现的。两足步行椅机器人研究的主要意义包括:和贡献。两足步行椅机器人研究的意义人类从事机器人研究的最终