小型雙足步行機器人的研制.pdf

1、雙足步行機器人匯集了當(dāng)今世界在機電、材料、計算機、傳感器、控制技術(shù)等多個學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，具有體積相對較小，對非結(jié)構(gòu)性環(huán)境具有較好的適應(yīng)性，避障能力強，能耗小，移動盲區(qū)小等優(yōu)良的移動品質(zhì)。
　　本課題旨在研制開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、易實現(xiàn)簡單步行的小型雙足步行機器人，在此基礎(chǔ)上對雙足步行機器人的步態(tài)規(guī)劃算法進行研究，為雙足步行機器人的控制方法、步態(tài)規(guī)劃的深入研究提供了理論研究平臺。
　　首先根據(jù)人體功能學(xué)的要求，按照從

2、整體到局部、由主到次的原則，確定機器人本體結(jié)構(gòu)比例、尺寸與自由度配置，設(shè)計機器人身高350mm，體重2.3kg，頭部具有1個自由度，上肢具有6個自由度，下肢具有10個自由度。采用九連桿的方法簡化機器人模型，基于拉格朗日方程建立機器人動力學(xué)模型。
　　機構(gòu)采用舵機作為關(guān)節(jié)執(zhí)行器，為了滿足多舵機的控制要求，根據(jù)舵機的驅(qū)動特性，采用時間片輪循方法和脈寬遞增的方法，實現(xiàn)了利用單一單片機對17個舵機的位置和速度控制，并且進行了舵機的脈寬—轉(zhuǎn)

3、角標(biāo)定，實驗驗證該方法的可行性。
　　針對所研制的小型雙足步行機器人結(jié)構(gòu)特點，基于幾何約束的規(guī)劃方法，確定機器人ZMP穩(wěn)定范圍，建立步態(tài)分相，采用行走姿態(tài)變時間間隔插值優(yōu)化的步態(tài)規(guī)劃法，實現(xiàn)機器人的穩(wěn)定步行。在此基礎(chǔ)上，運用ADAMS/View對雙足機器人的直線行走進行動態(tài)仿真，仿真結(jié)果驗證了機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和步態(tài)規(guī)劃算法的可行性。
　　最后，建立了機器人的步行實驗系統(tǒng)，進行機器人的步行實驗，結(jié)果表明所研制機器人能夠?qū)崿F(xiàn)平