液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人動(dòng)步態(tài)行走研究.pdf

1、雙足機(jī)器人靈活性較好且具備越障能力；液壓驅(qū)動(dòng)具有大功率質(zhì)量比、高動(dòng)態(tài)性等優(yōu)點(diǎn)。這兩者的結(jié)合，能夠使雙足機(jī)器人具備更強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性能和適應(yīng)能力，并且具備高負(fù)載的特性。雙足機(jī)器人關(guān)節(jié)自由度多，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)，如何實(shí)現(xiàn)與人類相媲美的高動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定行走一直以來都是雙足機(jī)器人領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性和吸引力的問題之一。隨著新一代Atlas機(jī)器人的問世，液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人將會(huì)在世界范圍引起更多的關(guān)注。本文以液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人為研究對(duì)象，搭

2、建液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，研究具備負(fù)重能力的雙足機(jī)器人動(dòng)步態(tài)穩(wěn)定行走算法。
　　從仿生學(xué)的角度對(duì)人體下肢結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行研究，確定雙足機(jī)器人的整體方案設(shè)計(jì)，包括自由度配置、尺寸參數(shù)、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)采用四連桿形式，踝關(guān)節(jié)采用并聯(lián)形式，液壓驅(qū)動(dòng)器采用缸閥分離的形式，從而保證機(jī)器人整體的緊湊型和輕量化。完成正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，推導(dǎo)并擬合出關(guān)節(jié)角度和液壓缸伸長(zhǎng)量的關(guān)系，用于實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)角度的控

3、制。
　　從低維的模型空間進(jìn)行分析，基于線性倒立擺模型（LIPM）和彈簧負(fù)載倒立擺模型（SLIP）分別研究基于模型的質(zhì)心規(guī)劃方法，提出基于LIPM模型的離線規(guī)劃方法和預(yù)觀控制在線規(guī)劃方法；并分析抬腿加速度產(chǎn)生的慣性力和落地過程的沖擊力對(duì)機(jī)器人穩(wěn)定性的影響，將貝塞爾曲線進(jìn)行優(yōu)化，用于規(guī)劃擺動(dòng)腿末端的軌跡。運(yùn)用機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)，將模型空間的質(zhì)心軌跡映射到機(jī)器人空間的關(guān)節(jié)軌跡。基于樣機(jī)結(jié)構(gòu)和理論分析，在Matlab中完成運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，驗(yàn)證機(jī)