雙足步行機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計及運(yùn)動學(xué)仿真.pdf

1、作為機(jī)器人領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，雙足步行機(jī)器人匯集了機(jī)械工程、電子工程、計算機(jī)工程、信息工程、自動控制工程以及人工智能和仿生學(xué)等多種學(xué)科的尖端技術(shù)，是目前科技發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。本文旨在設(shè)計一種機(jī)構(gòu)簡單、成本較低的雙足步行機(jī)器人平臺，在此基礎(chǔ)上對雙足步行機(jī)器人的步行機(jī)理進(jìn)行研究，為進(jìn)一步設(shè)計自主的智能雙足人形機(jī)器人積累經(jīng)驗。 本文在分析了步行運(yùn)動狀態(tài)的基礎(chǔ)上，確定了雙足步行機(jī)器人自由度的分配，同時在比較各種驅(qū)動裝置優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選

2、擇了精度高，維修簡單且易于程序控制和集中控制的舵機(jī)作為驅(qū)動器，然后根據(jù)特定的結(jié)構(gòu)特征構(gòu)建了雙足步行機(jī)器人的基本框架，并用三維建模軟件Unigraphics 建立了雙足步行機(jī)器人的實體模型。 針對所設(shè)計的本體機(jī)構(gòu)建立雙足步行機(jī)器人的虛擬樣機(jī)模型，并按照實際環(huán)境，給模型添加了運(yùn)動學(xué)參數(shù)、質(zhì)量特性參數(shù)、力學(xué)特性參數(shù)等外部環(huán)境，建立了雙足步行機(jī)器人的虛擬環(huán)境，并設(shè)計了進(jìn)行姿態(tài)測試實驗的虛擬平臺。 在進(jìn)行了多次虛擬步行試驗后確定了

3、其步行過程中的幾個關(guān)鍵姿態(tài)，然后基于ZMP 穩(wěn)定性條件，采用五次多項式插值法對離散的關(guān)節(jié)姿態(tài)進(jìn)行插值，構(gòu)建了步態(tài)規(guī)劃函數(shù)。 基于ADAMS 對規(guī)劃出的結(jié)果進(jìn)行動力學(xué)仿真。通過仿真，驗證了規(guī)劃方法的可行性，仿真結(jié)果的關(guān)節(jié)運(yùn)動曲線可以為實際運(yùn)動提供參考依據(jù)。 針對只有下肢的12 自由度雙足步行機(jī)器人，采用PC 機(jī)為上位機(jī)，MCU 和CPLD為下位機(jī)，設(shè)計了雙足步行機(jī)器人的硬件控制系統(tǒng)。 本文所設(shè)計的雙足步行機(jī)器人可以