雙足被動(dòng)機(jī)器人行走模式的設(shè)計(jì)構(gòu)想.pdf

1、雙足機(jī)器人一直是機(jī)器人領(lǐng)域的前沿性課題。主動(dòng)雙足機(jī)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(dǎo)致機(jī)器人的續(xù)航能力低下。而被動(dòng)機(jī)器人的能量消耗和人走路時(shí)差不多，所以有很好的研究前景。被動(dòng)機(jī)器人的動(dòng)力依靠自然力，它的能量主要消耗在摩擦和碰撞上。純被動(dòng)機(jī)器人是一組通過轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)鉸接的剛體機(jī)構(gòu)，可以在無主動(dòng)驅(qū)動(dòng)的情況下，充分利用機(jī)器人自身的被動(dòng)動(dòng)力學(xué)特性，依靠重力穩(wěn)定地走下斜坡。純被動(dòng)動(dòng)力式機(jī)器人由于其結(jié)構(gòu)和控制簡單，通過仿真和實(shí)驗(yàn)可以抽

2、取出雙足步行的本質(zhì)特征。所以對被動(dòng)機(jī)器人的研究不僅具有很高的學(xué)術(shù)價(jià)值，而且具有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實(shí)意義。 首先，觀察研究人體步行規(guī)律，測量人在步行運(yùn)動(dòng)中經(jīng)歷的運(yùn)動(dòng)周期，通過光學(xué)式人體運(yùn)動(dòng)參數(shù)測量方法確定人體運(yùn)動(dòng)參數(shù)。 其次，研究兩個(gè)無動(dòng)力模型：無邊的輪子和被動(dòng)雙足行走機(jī)器人模型。通過角動(dòng)量守恒原理對無邊的輪子模型進(jìn)行了碰撞分析和能量損耗分析，并運(yùn)用ADAMS軟件仿真分析比較無邊的輪子模型和其改進(jìn)模型，確定質(zhì)量，桿長和桿的數(shù)量對其有

3、較大影響；運(yùn)用動(dòng)力學(xué)知識對被動(dòng)雙足行走機(jī)器人模型建立了拉格朗日方程，結(jié)合極限環(huán)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，對其仿真發(fā)現(xiàn)支撐腿和擺動(dòng)腿的角速度，角位移有對應(yīng)規(guī)律性。 最后，在研究這兩個(gè)模型的基礎(chǔ)上，以復(fù)擺原理為入手點(diǎn)結(jié)合曲線方程設(shè)計(jì)了一種簡單的被動(dòng)機(jī)器人結(jié)構(gòu)，對被動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了碰撞瞬時(shí)速度突變特性及運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dòng)機(jī)器人進(jìn)行了初步研究。結(jié)果表明，被動(dòng)機(jī)器人可以在無動(dòng)力情況下持