Rolling-Wolf輪腿式機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型及步態(tài)仿真.pdf

1、高性能移動(dòng)機(jī)器人一直是國(guó)內(nèi)外仿生機(jī)器人的研究熱點(diǎn)，本文首先分別從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方面和反饋控制方面分析了目前智能機(jī)器人的研究情況，主要包括四足機(jī)器人及輪腿式機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀。目前主流的幾類機(jī)器人的特點(diǎn)如下：足式機(jī)器人地形適應(yīng)能力較好，但是其機(jī)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行速度比較低；輪式機(jī)器人運(yùn)行平穩(wěn)、控制比較簡(jiǎn)單，但是輪式機(jī)器人地形適應(yīng)能力較差，越障能力很受限制；而輪腿式機(jī)器人則綜合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，既有輪式機(jī)器人的高速高效運(yùn)行的特點(diǎn)，也有腿式機(jī)器人

2、的越障能力，因此，輪腿式機(jī)器人已經(jīng)逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究對(duì)象。主體部分針對(duì)一種新型仿生輪腿式機(jī)器人----Rolling-Wolf進(jìn)行研究，該機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)由車身、大腿、小腿、電機(jī)、滑塊及驅(qū)動(dòng)輪組成。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①采用歐拉角和空間坐標(biāo)系的齊次變換，建立了機(jī)器人的包含俯仰角和翻滾角在內(nèi)的正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；然后，基于機(jī)器人微分運(yùn)動(dòng)變換求出了機(jī)器人的速度雅克比矩陣，用于表示機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)和足端運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。②基于運(yùn)動(dòng)學(xué)理論

3、對(duì) Rolling-Wolf進(jìn)行了基于拋物線過(guò)渡的線性插值方法的步態(tài)規(guī)劃，該步態(tài)不僅滿足靜穩(wěn)定原理，而且對(duì)機(jī)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊。然后根據(jù)設(shè)定的初始步態(tài)參數(shù)，通過(guò)Matlab語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了足端軌跡曲線和樣點(diǎn)的采集。③采用拉氏方程和虛功原理建立了Rolling-Wolf機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，選取了大腿和車身夾角以及大小腿夾角作為該模型的廣義坐標(biāo)，同時(shí)考慮了輪子和地面之間的接觸力，該動(dòng)力學(xué)模型具有良好的通用性。④在ADAMS中進(jìn)行了平地慢爬步態(tài)的仿