具彈簧-質(zhì)量結(jié)構(gòu)的單足機(jī)器人的跑動(dòng)仿真與控制.pdf

1、機(jī)器人的奔跑運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)一個(gè)由質(zhì)點(diǎn)和無(wú)質(zhì)量無(wú)阻尼的直線彈簧所構(gòu)成的等效腿模型來(lái)描述，我們稱之為彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)。本論文對(duì)機(jī)器人單腿系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和控制，以作為足式機(jī)器人研究的模板，同時(shí)假定單腿的運(yùn)動(dòng)行為可以用彈簧負(fù)載倒立擺模型來(lái)描述。對(duì)于能量保守系統(tǒng)，通過(guò)分析計(jì)算可以得到使機(jī)器人保持自穩(wěn)定奔跑的最小臨界能量和有效參數(shù)調(diào)整范圍。這樣就可以得到所有可能的使系統(tǒng)處于穩(wěn)定區(qū)域的參數(shù)組合。本論文的研究工作包括三部分：首先，基于對(duì)能量保守彈簧負(fù)載倒立

2、擺模型的分析，在MATLAB軟件的SimMechanics中創(chuàng)建了機(jī)器人單腿模型，并建立了能夠嵌入不同控制器的可調(diào)仿真模型。通過(guò)選擇無(wú)能量恢復(fù)電機(jī)的模型可以解釋恒機(jī)械調(diào)節(jié)模型的本質(zhì)行為。其次，利用恒著地角控制器研究機(jī)器人奔跑過(guò)程中的自穩(wěn)定調(diào)節(jié)，并觀察整個(gè)穩(wěn)定奔跑周期中不同機(jī)械參數(shù)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的影響。在研究過(guò)程中，我們找到了一種定點(diǎn)調(diào)節(jié)方法，并利用文中提出的仿真模型對(duì)腿部剛度、著地角、前進(jìn)速度的變化進(jìn)行驗(yàn)證。此外，文中給出了所有重要參數(shù)的