平面液压双足机器人步态规划及阻抗控制研究说明

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上传日期: 2020-01-17

上 传 者: 易水寒他上传的所有资料

资料介绍

标签:驱动系统(86)机器人(12748)传感器(16287)

  足式机器人的运动具有足与地面非连续接触的特点,这使得它对不平路面环境的适应性较强,可以应用在探险救灾等危险的任务中。与四足及六足机器人相比,双足机器人足部与地面的接触支撑面积较小,使其具有更高的灵活性和环境适应性,但这也是双足机器人容易跌倒的主要原因之一。本文以液压双足机器人步态规划及柔顺控制为目标,进行以下研究。

  介绍平面液压双足机器人的机械结构和驱动系统,分析双足机器人的运动特点;建立双足机器人单腿的正运动学和逆运动学模型,并根据双腿的特点将运动学模型解耦;分析各关节处的连杆驱动机构,推导并拟合出了各关节角度和对应液压缸伸长量的关系。

  研究基于线性倒立摆模型的双足机器人动步态规划方法。通过建立机器人简化的动力学模型,得到质心运动轨迹的表达式;分析双足机器人行走时步长、质心高度以及质心初始速度对运动轨迹的影响;在轨迹规划中引入了移动ZMP理论及双足支撑阶段,完成了机器人起步、中步及止步阶段完整的动态步行运动轨迹的规划。

  研究双足机器人的阻抗控制策略。介绍了两种常用的阻抗控制策略;分别建立并分析了液压双足机器人单关节及单腿基于位置的阻抗控制模型;推导了液压双足机器人阻抗控制的实现过程;考虑到双足机器人的作业环境比较复杂,推导了在缺失足端力传感器的条件下实现双足机器人阻抗控制的方法。

  在Adams中建立与实际机器人相同尺寸及动力学参数的仿真模型,对机器人起步、中步及止步阶段进行完整的运动仿真。搭建平面液压双足机器人步行实验平台,分别进行单关节和单腿的位置伺服阻抗控制行走实验。实验结果验证步态规划应用在实际机器人中的合理性,并验证了基于位置伺服的阻抗控制算法能减小机器人行走过程中与地面的冲击力,增加了双足机器人足部的柔顺性。

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