準被動雙足步行機器人樣機研制及運動特性研究.pdf

1、被動動力步行的設計思想要求其充分利用被動機器人自身的自然動力學特性，因此步行過程步態(tài)自然、能耗低。純被動步行機器人僅依靠重力的作用就可以在斜坡上穩(wěn)定行走，而準被動步行機器人能夠依靠一定的控制在平地上穩(wěn)定行走，步態(tài)同樣自然。
　　目前對準被動雙足步行機器人的研究主要集中在控制方法對步行穩(wěn)定性的影響及結構參數(shù)優(yōu)化上，對步態(tài)的分析較少。為了更深入的研究準被動雙足步行機器人的步態(tài)特征，本文研制了帶軀體的準被動雙足步行機器人樣機，設計了能夠

2、調(diào)整剛度的串聯(lián)彈性驅動單元，解決了膝關節(jié)的碰撞使穩(wěn)定性降低的問題。深入研究并提出了準被動雙足步行機器人的位置控制方法及電機目標輸出角度的算法，解決了柔性驅動單元彈性元件伸長量計算不準確的問題。最終通過在ADAMS中對Pro/E中建立的樣機仿真及實體樣機試驗來分析準被動雙足步行機器人在平地上行走的步態(tài)特征，同時驗證了結構參數(shù)及控制方法的正確性。
　　首先，本文建立了被動雙足步行機器人的動力學模型，對模型進行了結構參數(shù)優(yōu)化。根據(jù)參數(shù)優(yōu)

3、化結果在ADAMS中建立了帶軀體帶膝關節(jié)的被動機器人仿真模型，根據(jù)仿真結果獲得了被動機器人的在平地上行走的步態(tài)特征。
　　其次，詳細分析了柔性驅動單元的特點，指出了柔性驅動單元的剛度及平衡位置對準被動雙足步行機器人步態(tài)特征的影響，并設計出了能夠調(diào)整剛度的柔性驅動單元。在此基礎上建立了帶軀體及膝關節(jié)的準被動雙足步行機器人的樣機。
　　然后，建立了擺動腿的轉矩輸入模型，并根據(jù)被動機器人動力學特性計算出了模型的控制參數(shù)。提出了準被