混聯(lián)式四足步行機器人的性能設計與容錯性研究.pdf

1、高動態(tài)性、高適應性、高負載能力的四足仿生機器人技術是國內外研究的熱點。近十年來，國外在四足步行機器人研究領域取得了實質性的突破，已經逐步從實驗室走入到實際應用階段。國內近幾年也在不斷加大研究力度。本課題就是在國家“863”計劃“高性能四足仿生機器人研發(fā)”重點項目支持下展開的。針對新型步行機器人腿部構型的性能設計、高功率密度驅動技術、能耗研究、一般情況步態(tài)規(guī)劃以及容錯步態(tài)規(guī)劃等問題，本文主要研究內如下：
　　1）針對新型步行機器人的

2、腿部構型，建立了運動學正反解以及力學模型并進行了腿部構型的參數(shù)設計與優(yōu)化。
　　2）針對四足步行機器人高功率密度液壓系統(tǒng)的能耗問題，建立了機器人液壓系統(tǒng)能耗與節(jié)能元件參數(shù)的關系模型，通過采用和驅動器并聯(lián)安裝彈性元器件的方法，有效的降低了液壓系統(tǒng)的工作壓力，從而達到提高液壓系統(tǒng)能效的目的。
　　3）建立了四足步行機器人的步態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)了用對角步態(tài)、爬行步態(tài)前后、左右行走以及加減速、轉彎、爬坡等的運動的規(guī)劃與控制。建立了單腿能耗

3、模型，通過對模型的分析，得到了步行速度和邁腿步長、步頻之間的關系，為步態(tài)參數(shù)的規(guī)劃提供了指導。
　　4）分析了機器人遠程作業(yè)時驅動出現(xiàn)故障后機器人身體剩余的運動能力。在殘余運動能力范圍內，提出了一種容錯步態(tài)規(guī)劃的算法。該算法通過對身體次要自由度的規(guī)劃來滿足故障驅動的約束并實現(xiàn)預定步態(tài)的規(guī)劃。該方法是在正常行走步態(tài)下進一步改進而來，較之現(xiàn)有方法更能充分利用機器人剩余運動能力。
　　5）建立了四足步行機器人的虛擬仿真平臺，在虛擬