雙臂手移動機器人地面行走運動控制研究.pdf

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

2、法分析該機器人的正運動學(xué)與逆運動學(xué)，推導(dǎo)雙臂手機器人的ZMP表達式并給出其他穩(wěn)定步行的力學(xué)約束。通過分析雙臂手機器人地面步行的能力，根據(jù)其運動特點確定了機器人的翻轉(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)合的方法對每種移動方式進行分段規(guī)劃，規(guī)劃出機器人不同移動方式下的步行樣本。建立雙臂手機器人地面反力的接觸力傳感器測量系統(tǒng)，推導(dǎo)ZMP的測量方法。采用關(guān)節(jié)補償實現(xiàn)對機器人實際ZMP的控制，分析機器

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