雙足步行機器人機構設計及運動學仿真.pdf

1、作為機器人領域研究的熱點，雙足步行機器人匯集了機械工程、電子工程、計算機工程、信息工程、自動控制工程以及人工智能和仿生學等多種學科的尖端技術，是目前科技發(fā)展最活躍的領域之一。本文旨在設計一種機構簡單、成本較低的雙足步行機器人平臺，在此基礎上對雙足步行機器人的步行機理進行研究，為進一步設計自主的智能雙足人形機器人積累經驗。 本文在分析了步行運動狀態(tài)的基礎上，確定了雙足步行機器人自由度的分配，同時在比較各種驅動裝置優(yōu)缺點的基礎上，選

2、擇了精度高，維修簡單且易于程序控制和集中控制的舵機作為驅動器，然后根據(jù)特定的結構特征構建了雙足步行機器人的基本框架，并用三維建模軟件Unigraphics 建立了雙足步行機器人的實體模型。 針對所設計的本體機構建立雙足步行機器人的虛擬樣機模型，并按照實際環(huán)境，給模型添加了運動學參數(shù)、質量特性參數(shù)、力學特性參數(shù)等外部環(huán)境，建立了雙足步行機器人的虛擬環(huán)境，并設計了進行姿態(tài)測試實驗的虛擬平臺。 在進行了多次虛擬步行試驗后確定了

3、其步行過程中的幾個關鍵姿態(tài)，然后基于ZMP 穩(wěn)定性條件，采用五次多項式插值法對離散的關節(jié)姿態(tài)進行插值，構建了步態(tài)規(guī)劃函數(shù)。 基于ADAMS 對規(guī)劃出的結果進行動力學仿真。通過仿真，驗證了規(guī)劃方法的可行性，仿真結果的關節(jié)運動曲線可以為實際運動提供參考依據(jù)。 針對只有下肢的12 自由度雙足步行機器人，采用PC 機為上位機，MCU 和CPLD為下位機，設計了雙足步行機器人的硬件控制系統(tǒng)。 本文所設計的雙足步行機器人可以