双足竞步机器人设计及其步态规划研究.pdf

文档介绍：摘要则，．实现了对各种生成藕诺姆椒ㄈ娑志咛宓钠兰郏皇状翁岢隽死梅质背最后，利用嬖蚨运憔翰交魅私性硕Ы＃辉谠硕利用软件求解并仿真出各关节自由度的轨迹曲线；采用离线规划——在线调整方关键词：双足竞步机器人；分时成组；运动学建模；步态规划本文对双足竞步机器人机械结构、控制系统进行设计并对其步态规划进行研究，成果成功应用于全国机器人大赛双足竞步机器人项目竞赛中。首先，对双足竞步机器人的自由度进行配置；根据自由度的配置把机器人的机械结构分为脚部、膝部、胯部、躯干部四个模块，对其进行模块化设计与制造；利用软件进行实体建模，生成各个模块的钣金展开图；对各个模块进行加工和装配，得到双足竞步机器人实体。其次，在分析舵机控制原理的基础上，提出了藕派煞椒ê侠硇云兰鬯脑组原理进行藕派傻姆椒ǎ傻腜信号不仅具有较好的输出同步性、周期可适应性和良好的占空比可调性，而且具有较强的信号输出能力。然后，根据分时成组原理，利用テ魑V骺匦酒赑件中进行了控制系统电路原理图和逋嫉幕嬷疲焕肒软件实现了控制程序的编写。模型的基础上利用齐次变换矩阵进行了运动学方程的建立；根据步态规划的相关参数，式对双足竞步机器人的关节运动轨迹进行修正，得到平滑而稳定的步态轨迹。山东理‘笱秎‘学位论文
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图时间：々内了年《隆廴独创性声明研究生签名：彬关于论文使用授权的说明托表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东理工大学或其它教育机构的学位或证书Ｃ艿难宦畚脑诮饷芎笥ψ袷卮诵本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解山东理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅；学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。研究生签名：导师签名：≯日，口日
第一章绪论课题研究的背景与意义国内外双足机器人研究现状及发展趋势机器人正是一种模拟人类的行走机理进行双足行走的机器人。研制更是进入一个崭新的时代。真正意义上的双足机器人的研制，开始于上世纪年代机器人学是近年来发展起来的综合学科，它集机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术及人工智能等多门学科于一体，反映着一个国家智能化和自动化研究的水平，同时也是一个国家高科技实力的重要标志。双足机器人是机器人研究领域最前沿的问题之一，近年来这方面的研究取得了长足发展。日本著名的机器人专家加藤一郎说过：“机器人应当具有的最大特征之一是步行功能”２叫惺侨擞氪蠖嗍锼哂械囊贫式，是自然界经过漫长的进化过程所选择出来的最有效的移动方式，而双足步行是生物界步行方式中自动化程度最高、最为复杂的动作，是其它步行结构所无法比拟的。双足双足机器人具有传统的轮式、履带式机器人无法比拟的优越性，步行的环境要求很低，能适应复杂的地面情况，例如台阶、斜坡、不平整的路面等，活动的盲区较小。因此能够代替人类在有辐射、有粉尘、有毒等环境中进行作业。此外，双足机器人的能耗很小。与其他足式机器人相比具有体积小、重量轻、动作灵活等特点。通过机器人力学计算表明，足式机器人的能耗通常低于轮式和履带式【俊双足机器人还是工程上少有的高阶、非线性、非完整约束的多自由度系统【俊Ｕ舛机器人的运动学、动力学及控制理论的研究提供了一个非常理想的实验平台。综上所述，双足机器人的研究具有十分重大的科研、实用价值和意义，可以推动仿生学、人工智能、计算机仿真学、通讯等相关学科发展。同时，双足机器人的发展也为人类假肢的研究提供了有力的理论和技术支持，为服务、娱乐机器人的发展开辟了新的领域。双足竞步机器人是一种没有上身的双足机器人，是对双足机器人进行研究的理想平台，同时也是全国机器人大赛的指定项目。我们既可以通过这样一个平台对双足机器人的机构、控制、及步态进行研究，也可以利用全国机器人大赛这样一个平台与其他高校、企业进行交流，相互学****共同进步。人类对研制机器人的热情，从古至今从未中断，尤其是进入到世纪后，机器人的山东理笱禝宦畚
保持机器平衡，这种主从式的机械装置可算是双足步行机构的雏形在年，被称为双腿走路机器人之父的日本早稻田大学加藤一郎教授，研制出矫孀杂啥炔叫谢８没魅司哂辛鲎杂啥龋刻跬扔绪拧⑾ァⅤ兹龉亟凇于气体的可伸缩性，该机器人行走不稳定。年，加藤一郎又研制出了玃型双而言，更加拟人化，采纳了无线遥控技术，使其能够完成动态行走、上下楼梯及推运物末，只有几十年的历史，然而双足机器人的研究工作进展迅速，已取得长足的进步。．庋芯肯肿年，第一