單足彈跳機器人運動控制研究.pdf

1、機器人技術在近二三十年里得到了迅速的發(fā)展，其應用范圍也從工業(yè)制造領域擴展到了航空航天、軍事偵察、醫(yī)療服務等領域。隨著機器人工作環(huán)境的日益復雜，對于機器人運動靈活性的要求也越來越高。目前機器人運動主要分為輪式、步行以及彈跳等方式，其中彈跳式運動所特有的突然性與爆發(fā)性可以使機器人在面對突發(fā)狀況時迅速地做出反應、躲避風險，正被越來越多的研究人員所關注。
　　本文以單足彈跳機器人作為研究對象，進行了以下方面的研究：
　　首先，對袋鼠

2、運動時各肢體的功能與質(zhì)量分布進行了分析，從袋鼠運動模型中抽象出了由身體、大腿、小腿三部分組成的單足機器人模型；針對機器人運動分段連續(xù)的特點，采用拉格朗日方程法分別針對機器人的著地相和騰空相建立了動力學模型。
　　接著，對單足機器人機械結構與系統(tǒng)平臺進行了介紹，搭建了以主控制器模塊、傳感器模塊以及電機與驅(qū)動模塊為主的控制系統(tǒng)平臺；對EPOS2電機驅(qū)動器的工作原理以及μC/OS-II實時內(nèi)核機理進行了研究，完成了系統(tǒng)平臺底層代碼的編寫

3、，實現(xiàn)了機器人大小腿屈膝伸展的動作。
　　然后，對自抗擾控制方法進行了研究，在MATLAB下搭建了由跟蹤微分器、擴張狀態(tài)觀測器和非線性反饋控制律組成的二階自抗擾控制器；分析了自抗擾控制器對于多輸入多輸出非線性系統(tǒng)的解耦控制方法，并對雙關節(jié)機器人動力學模型進行了改進，搭建了自抗擾控制器，實現(xiàn)了各關節(jié)腿的解耦控制。
　　最后，針對袋鼠在彈跳運動中腿部肌肉、腱及韌帶等組織儲存與釋放能量的過程與彈簧壓縮伸長的過程類似的特點，采用彈簧