雙足被動步行穩(wěn)定性的仿真研究.pdf

1、自1990年加拿大學者McGeer的開創(chuàng)性工作以來，被動步行由于其天生具有自然步態(tài)以及類似人類步行的能量效率，因此迅速吸引了雙足機器人領域研究人員的注意，并逐步成為該領域的研究熱點。當前被動步行研究基礎理論尚不夠完善，其中如何搜索穩(wěn)定步態(tài)并分析其穩(wěn)定性一直被認為是一個充滿挑戰(zhàn)性的問題，它通常僅能通過數值近似分析而無法得到更準確的結果。本文提出了一種分析被動步行全局穩(wěn)定性的改進方法并仿真研究了經典被動步行模型的全局穩(wěn)定性問題，同時還采用穩(wěn)

2、定性分析方法以及簡化人類步行模型對人類步行的內在機理做了簡單的驗證。
　　 正文首先簡單回顧了被動步行的發(fā)展，其中大部分篇幅關注了被動步行的穩(wěn)定性研究現狀以及介紹了現有的在被動步行模型參數變化時穩(wěn)定步態(tài)的局部以及全局穩(wěn)定性分析的數值方法。在現有分析方法基礎上對數值算法做了一定的并行化改進，通過定義吸引域的最小半徑與最大半徑作為穩(wěn)定步態(tài)全局穩(wěn)定性分析的特征量，本文提出了一種分析雙足被動步行全局穩(wěn)定性的改進方法。
　　 利用

3、上述改進方法，對經典雙足被動步行模型進行了全局穩(wěn)定性的仿真分析，數值仿真了機械參數，環(huán)境參數變化下穩(wěn)定單周期步態(tài)的吸引域結構；計算并繪制了吸引域最大最小半徑的變化的特征曲線，詳細分析了在斜坡傾角，質量比值變化對周期步態(tài)的全局穩(wěn)定性的影響，并發(fā)現斜坡傾角在有限范圍內越大步態(tài)穩(wěn)定性越好，但是在接近倍周期分岔臨界角時吸引域結構被破壞。
　　 最后，基于一個簡化人類步行模型以及雙足被動模型局部穩(wěn)定性的若干結論，初步驗證并討論了不同身體條