足式機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃與平衡恢復(fù)策略研究.pdf

1、足式仿生機(jī)器人由于具備仿人行走、代替人類完成各種復(fù)雜操作的巨大潛在價(jià)值,是當(dāng)前機(jī)器人研究領(lǐng)域的前沿,并已催生了一系列相關(guān)理論及原型機(jī),但目前足式機(jī)器人技術(shù)距離成熟階段仍有一段距離,當(dāng)前技術(shù)條件下,足式機(jī)器人技術(shù)在步態(tài)規(guī)劃與平衡控制等方面依舊存在不少問(wèn)題尚未完全解決,值得展開深入研究。
　　本文圍繞足式機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃與平衡恢復(fù)問(wèn)題展開研究。先對(duì)足式機(jī)器人國(guó)內(nèi)外當(dāng)前研究現(xiàn)狀與熱點(diǎn)進(jìn)行了介紹,在此基礎(chǔ)上,首先對(duì)足式機(jī)器人進(jìn)行步態(tài)設(shè)計(jì),

2、對(duì)步行機(jī)器人足尖在前進(jìn)與豎直方向分別參照復(fù)合擺線在坐標(biāo)空間進(jìn)行軌跡規(guī)劃,根據(jù)機(jī)器人自身機(jī)構(gòu)約束通過(guò)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解得所有腿部關(guān)節(jié)角度變化曲線輸入虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,進(jìn)一步地,選取直流伺服電機(jī)和Elmo驅(qū)動(dòng)器搭建了一個(gè)雙足機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行仿人步行實(shí)驗(yàn)。其次針對(duì)四足機(jī)器人在行走時(shí)常見的受外力干擾及地面崎嶇不平等情況分別進(jìn)行研究探索,四足機(jī)器人由于行走時(shí)只有幾個(gè)支撐點(diǎn)與地面接觸,運(yùn)動(dòng)的靈活性大大提高,但也因而導(dǎo)致重心不穩(wěn),故極易受到不平坦地

3、面或是受到外力干擾的影響,本文通過(guò)調(diào)整四足機(jī)器人支撐腿的伸縮與擺動(dòng)來(lái)實(shí)時(shí)修正重心姿態(tài)的偏差,而當(dāng)受到突發(fā)瞬時(shí)較大的外力干擾時(shí),由于瞬間機(jī)器人可能在較大的外力影響下已經(jīng)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的傾翻趨勢(shì),此時(shí)僅調(diào)整支撐腿已經(jīng)難以扭轉(zhuǎn)機(jī)器人傾翻的狀態(tài),故設(shè)計(jì)使四足機(jī)器人的擺動(dòng)腿朝傾翻方向邁步來(lái)緩解機(jī)器人的側(cè)向運(yùn)動(dòng)速度,以便盡快恢復(fù)四足機(jī)器人平衡狀態(tài)。之后通過(guò)多體動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)Recurdyn導(dǎo)入四足機(jī)器人虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行機(jī)械控制聯(lián)合仿真驗(yàn)證以上所設(shè)計(jì)的