雙足被動機器人行走模式的設計構想.pdf

1、雙足機器人一直是機器人領域的前沿性課題。主動雙足機器人處于相對成熟的發(fā)展階段。但由于其能量消耗過大，導致機器人的續(xù)航能力低下。而被動機器人的能量消耗和人走路時差不多，所以有很好的研究前景。被動機器人的動力依靠自然力，它的能量主要消耗在摩擦和碰撞上。純被動機器人是一組通過轉動關節(jié)鉸接的剛體機構，可以在無主動驅動的情況下，充分利用機器人自身的被動動力學特性，依靠重力穩(wěn)定地走下斜坡。純被動動力式機器人由于其結構和控制簡單，通過仿真和實驗可以抽

2、取出雙足步行的本質特征。所以對被動機器人的研究不僅具有很高的學術價值，而且具有相當?shù)默F(xiàn)實意義。 首先，觀察研究人體步行規(guī)律，測量人在步行運動中經歷的運動周期，通過光學式人體運動參數(shù)測量方法確定人體運動參數(shù)。 其次，研究兩個無動力模型：無邊的輪子和被動雙足行走機器人模型。通過角動量守恒原理對無邊的輪子模型進行了碰撞分析和能量損耗分析，并運用ADAMS軟件仿真分析比較無邊的輪子模型和其改進模型，確定質量，桿長和桿的數(shù)量對其有

3、較大影響；運用動力學知識對被動雙足行走機器人模型建立了拉格朗日方程，結合極限環(huán)進行了穩(wěn)定性分析，對其仿真發(fā)現(xiàn)支撐腿和擺動腿的角速度，角位移有對應規(guī)律性。 最后，在研究這兩個模型的基礎上，以復擺原理為入手點結合曲線方程設計了一種簡單的被動機器人結構，對被動機器人進行仿真，驗證了碰撞瞬時速度突變特性及運動時速度，加速度，位移的規(guī)律。 本文從理論分析和仿真分析對被動機器人進行了初步研究。結果表明，被動機器人可以在無動力情況下持