準(zhǔn)被動(dòng)雙足步行機(jī)器人樣機(jī)研制及運(yùn)動(dòng)特性研究.pdf

1、被動(dòng)動(dòng)力步行的設(shè)計(jì)思想要求其充分利用被動(dòng)機(jī)器人自身的自然動(dòng)力學(xué)特性，因此步行過(guò)程步態(tài)自然、能耗低。純被動(dòng)步行機(jī)器人僅依靠重力的作用就可以在斜坡上穩(wěn)定行走，而準(zhǔn)被動(dòng)步行機(jī)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(duì)準(zhǔn)被動(dòng)雙足步行機(jī)器人的研究主要集中在控制方法對(duì)步行穩(wěn)定性的影響及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化上，對(duì)步態(tài)的分析較少。為了更深入的研究準(zhǔn)被動(dòng)雙足步行機(jī)器人的步態(tài)特征，本文研制了帶軀體的準(zhǔn)被動(dòng)雙足步行機(jī)器人樣機(jī)，設(shè)計(jì)了能夠

2、調(diào)整剛度的串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)單元，解決了膝關(guān)節(jié)的碰撞使穩(wěn)定性降低的問(wèn)題。深入研究并提出了準(zhǔn)被動(dòng)雙足步行機(jī)器人的位置控制方法及電機(jī)目標(biāo)輸出角度的算法，解決了柔性驅(qū)動(dòng)單元彈性元件伸長(zhǎng)量計(jì)算不準(zhǔn)確的問(wèn)題。最終通過(guò)在ADAMS中對(duì)Pro/E中建立的樣機(jī)仿真及實(shí)體樣機(jī)試驗(yàn)來(lái)分析準(zhǔn)被動(dòng)雙足步行機(jī)器人在平地上行走的步態(tài)特征，同時(shí)驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)參數(shù)及控制方法的正確性。
　　首先，本文建立了被動(dòng)雙足步行機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)模型進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。根據(jù)參數(shù)優(yōu)

3、化結(jié)果在ADAMS中建立了帶軀體帶膝關(guān)節(jié)的被動(dòng)機(jī)器人仿真模型，根據(jù)仿真結(jié)果獲得了被動(dòng)機(jī)器人的在平地上行走的步態(tài)特征。
　　其次，詳細(xì)分析了柔性驅(qū)動(dòng)單元的特點(diǎn)，指出了柔性驅(qū)動(dòng)單元的剛度及平衡位置對(duì)準(zhǔn)被動(dòng)雙足步行機(jī)器人步態(tài)特征的影響，并設(shè)計(jì)出了能夠調(diào)整剛度的柔性驅(qū)動(dòng)單元。在此基礎(chǔ)上建立了帶軀體及膝關(guān)節(jié)的準(zhǔn)被動(dòng)雙足步行機(jī)器人的樣機(jī)。
　　然后，建立了擺動(dòng)腿的轉(zhuǎn)矩輸入模型，并根據(jù)被動(dòng)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)特性計(jì)算出了模型的控制參數(shù)。提出了準(zhǔn)被