兩足步行器并聯(lián)腿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及步態(tài)規(guī)劃.pdf

1、迄今為止兩足機(jī)器人的研究已經(jīng)經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段,但兩足步行器腿機(jī)構(gòu)多采用串聯(lián)機(jī)構(gòu).在實(shí)際應(yīng)用中串聯(lián)機(jī)構(gòu)本身固有不足無(wú)法避免,因此研究并聯(lián)機(jī)構(gòu)來(lái)滿足那些串聯(lián)步行器無(wú)法滿足的要求,在近些年來(lái)已經(jīng)成為機(jī)器人研究的一個(gè)趨勢(shì).本文提出了一種單腿基于Stewart平臺(tái)的新型兩足步行機(jī)器人的腿結(jié)構(gòu),通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)綜合及仿生學(xué)原理的研究,確定了機(jī)器人在行走過(guò)程中的步態(tài)參數(shù).根據(jù)人類行走的特點(diǎn),采用分相和分期的原則對(duì)于機(jī)器人行走的動(dòng)作進(jìn)行了合理規(guī)劃,給

2、出了機(jī)器人行走過(guò)程中動(dòng)作的順序,并對(duì)機(jī)器人在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)行走時(shí)間進(jìn)行了合理分配.對(duì)于機(jī)器人在行走的過(guò)程中腳軌跡進(jìn)行了規(guī)劃,保證了機(jī)器人能夠完成預(yù)期規(guī)劃和預(yù)期行走過(guò)程.根據(jù)并聯(lián)機(jī)器人的特點(diǎn)采用運(yùn)動(dòng)學(xué)反解的原理,對(duì)于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了分析,給出了機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系.利用影響系數(shù)的方法給出了機(jī)器人速度和加速度公式,給出了機(jī)器人在理想狀態(tài)下行走的各分支機(jī)器人速度和加速度的變化曲線,對(duì)曲線進(jìn)行了分析,指出對(duì)應(yīng)于實(shí)際行走過(guò)程中每一段曲線

3、的意義,為機(jī)器人的控制打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).通過(guò)直接計(jì)算和基于腳底壓力傳感器計(jì)算ZMP點(diǎn)的方法,給出了基于腳底壓力傳感器的反饋系統(tǒng)的控制框圖.機(jī)器人在理想地面實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定行走時(shí)出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況的臨界條件,可以避免在行走過(guò)程中不穩(wěn)定狀態(tài)的出現(xiàn).分析了在行走中機(jī)器人的穩(wěn)定性,給出了穩(wěn)定性條件,即機(jī)器人在理想地面上穩(wěn)定行走的重心軌跡應(yīng)該落在機(jī)器人穩(wěn)定區(qū)域內(nèi).在本文中除了對(duì)穩(wěn)定性分析外,對(duì)干涉問(wèn)題也進(jìn)行了分析,指出了機(jī)器人在行走時(shí)干涉主要出現(xiàn)在球鉸和分支