文档介绍：最新 精品 Word 欢迎下载 可修改
双足步行机器人运动学模型分析
班级学号：105011220
姓 名：秦 丽 丽
成 绩：
最新 精品 Word 欢迎下载 可修改
摘要
随着社会进步，出现了各种新的问题，如人口老龄化、各种环境污染的增多及残疾人数量的增大，人们急需一种机器人来解决这些问题。而双足机器人与人类的形状接近，能够很容易适应人类的生活环境；比轮式机器人容易在崎岖的路面上行走；同时，它又是一个多变量、强耦合、非线性、自然不稳定、动力学模型突变和脚与地有限接触的复杂控制系统，对控制科学提出了强烈的挑战，从开始就受到各国学者的重视。 由于双足机器人的变量比较多，所以其运动学和动力学模型比较复杂。本论文首先建立了七连杆机构双足步行机器人的简化模型，随后基于齐次坐标变换理论对双足步行机器人进行了正逆运动学建模，目的是确定机器人各个关节与组成机器人各个刚体之间的运动学关系，是进行步态规划的基础；本文采用的是基于广义坐标的建模方法，不但能方便地求解运动轨迹，而且可以直接转化为驱动电机的转角，使控制参数的计算更方便。在已知各连杆的运动学方程后可以简便地求出两足步行机器人各个关节所需要的驱动力矩，作为机器人动力学分析和电机选型的依据。
关键词：双足步行机器人、运动学模型、齐次坐标变化、 广义坐标
最新 精品 Word 欢迎下载 可修改
目 录
第一章 绪论 1
1．1研究双足步行机器人的意义 1
1．2国内外双足机器人研究概况及趋势 2
1．3双足步行机器人理论研究状况 4
1．4课题研究意义及内容安排 5
第二章 双足步行机器人的本体结构设计 6
2．1引言 6
2．2双足步行机器人的结构介绍 6
2．3 FM-1机器人的本体结构设计 8
第三章 双足机器人的运动学建模 9
9
9
第四章 心得体会 14
参考文献 15
第一章 绪论
机器人是作为现代高新技术的重要象征和发展结果，已经广泛应用于国民生产的各个领域，并正在给人类传统的生产模式带来革命性的变化，影响着人们生活的方方面面。虽然机器人的技术现在已日趋成熟，但是有关机器人的定义却众说纷纭，美国机器人工业协会给出的定义是：“机器人是一种可再编程的多功能操作机，通过可变的程序流程，以完成多样化的任务” 。我国著名的机器人专家蒋新松给出的定义则相对简洁：“机器人是一种具有拟人功能的机械电子装置”。不管这些定义如何，但他们都包含了机器人的共性：
(1)能模仿人的一些动作；(2)具有一定的智力、感觉和识别能力；(3)是人造的机器或机械电子装置。
正常人所能完成的基本动作一步行，其实是一种非常复杂的运动，它需要的人全身的骨骼和肌肉进行复杂而巧妙的协调，而人的骨骼系统由206块骨头组成，肌肉系统包括327对肌肉，这是一个很复杂的系统，但是在大脑的指挥下，人不但完成步行，而且还能轻而易举完成其他高难度的动作。对于步行机器人来说，它只需要模仿人在特殊情况下(平地或己知障碍物)完成步行动作，这个条件虽然可以使机器人的骨骼机构大大降低和简化，但也不是说这个系统就不复杂了，其步行动作一样是高度自动化的运动，需要控制机构进行复杂而巧妙地协调各个关节上的动作。
本章简要阐明了机器人的发展历史，双足步行机器人的研究背景和研究进展，最后简要说明了本文所做的工作。
1．1研究双足步行机器人的意义
世界著名机器人学专家、日本早稻田大学的加藤一教授说过：“机器人应当具有的最大特征之一是步行功能。这是因为，步行有其它移动方式所无法比拟的优越性。
1．1．1双足步行机器人的意义
(一)运动方式的优越性
移动机器人是机器人学中非常活跃的领域，移动方式有轮式、履带式、步行等方式。轮式、履带式车辆虽好，但当在不平地面上行驶时，它们的能耗大大增加，而在松软地面或严重崎岖不平的地形上，车轮的作用将严重丧失。足式运动系统却可以通过松软地面(如沼泽、沙漠等)以及跨越较大的障碍(如沟、坎等)。
地球上近一半的地面不能为传统的轮式或履带式车辆到达，而很多足式动物却可以在这些地面上行走自如。这就给人们一种启示，即足式运动方式具有其它地面推进方式所不具备的独特优越性能。
足式运