雙臂手移動(dòng)機(jī)器人地面行走運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、隨著機(jī)器人理論以及技術(shù)的發(fā)展，世界各國(guó)研制出許許多多面向不同任務(wù)的不同種類的機(jī)器人樣機(jī)。面向非連續(xù)介質(zhì)的移動(dòng)機(jī)械臂作為機(jī)器人中的一類同樣有著日新月異的發(fā)展，拓展此類機(jī)器人運(yùn)動(dòng)能力也成為其中一個(gè)重要的研究方向。本論文主要對(duì)空間桁架用雙臂手移動(dòng)機(jī)器人的地面步行運(yùn)動(dòng)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究，包括對(duì)雙臂手機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)、步行穩(wěn)定約束、移動(dòng)方式分析、步態(tài)規(guī)劃、以及步行穩(wěn)定控制和仿真驗(yàn)證等。
　　本文根據(jù)雙臂手機(jī)器人樣機(jī)建立其質(zhì)心連桿模型，采用幾何

2、法分析該機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)與逆運(yùn)動(dòng)學(xué)，推導(dǎo)雙臂手機(jī)器人的ZMP表達(dá)式并給出其他穩(wěn)定步行的力學(xué)約束。通過分析雙臂手機(jī)器人地面步行的能力，根據(jù)其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)確定了機(jī)器人的翻轉(zhuǎn)步態(tài)和挪移步態(tài)兩種地面直線步行的兩種移動(dòng)方式。采用關(guān)節(jié)空間規(guī)劃與笛卡爾空間規(guī)劃相結(jié)合的方法對(duì)每種移動(dòng)方式進(jìn)行分段規(guī)劃，規(guī)劃出機(jī)器人不同移動(dòng)方式下的步行樣本。建立雙臂手機(jī)器人地面反力的接觸力傳感器測(cè)量系統(tǒng)，推導(dǎo)ZMP的測(cè)量方法。采用關(guān)節(jié)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人實(shí)際ZMP的控制，分析機(jī)器

3、人各關(guān)節(jié)對(duì)ZMP的影響，確定單臂支撐期的補(bǔ)償關(guān)節(jié)。推導(dǎo)關(guān)節(jié)補(bǔ)償量與ZMP誤差的關(guān)系，設(shè)計(jì)關(guān)節(jié)補(bǔ)償控制器。
　　根據(jù)雙臂手機(jī)器人的簡(jiǎn)化模型，在Adams中建立虛擬樣機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)的關(guān)節(jié)補(bǔ)償控制器，在Matlab/Simulink建立機(jī)器人的步行穩(wěn)定控制器，并建立聯(lián)合仿真系統(tǒng)。在Adams仿真環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)步態(tài)與挪移步態(tài)的運(yùn)動(dòng)仿真，得到的關(guān)節(jié)速度與關(guān)節(jié)力矩曲線驗(yàn)證步行樣本的正確性；在Adams與Matlab的聯(lián)合仿真環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人