六足機(jī)器人橫向行走步態(tài)規(guī)劃及穩(wěn)定性研究.pdf

1、六足機(jī)器人技術(shù)作為機(jī)器人領(lǐng)域研究的熱點(diǎn),一直以來都受到眾多科研人員的關(guān)注。其優(yōu)越的運(yùn)動(dòng)性能和良好的地形適應(yīng)能力,以及優(yōu)良的穩(wěn)定性是其它步行機(jī)器人所無法比擬的。本論文從六足機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)入手,在理論分析的基礎(chǔ)上,為所設(shè)計(jì)的六足機(jī)器人規(guī)劃了一種橫向行走步態(tài),并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。又借助相關(guān)軟件對(duì)所規(guī)劃步態(tài)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,研究了相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)其運(yùn)動(dòng)性能的影響。同時(shí)還搭建了六足機(jī)器人實(shí)物樣機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并進(jìn)行了調(diào)試。
　　 首先,本論

2、文是在本校機(jī)電工程研究所前期研究的基礎(chǔ)上,對(duì)原有的六足機(jī)器人機(jī)構(gòu)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì),在保留原有虛擬樣機(jī)單腿六自由度優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),使其易于實(shí)現(xiàn)實(shí)物樣機(jī)的搭建。在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí),為各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)選擇了合適的驅(qū)動(dòng)器,完成相關(guān)零件的加工之后,搭建了實(shí)物樣機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中,對(duì)其腿部機(jī)構(gòu)的工作空間進(jìn)行求解,以確定腿部機(jī)構(gòu)的可達(dá)范圍,同時(shí)也驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。還建立了腿部機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,對(duì)處于站立相和擺動(dòng)相狀態(tài)的腿部機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)

3、求解,為下一步的研究打下基礎(chǔ)。
　　 其次,以所設(shè)計(jì)的六足機(jī)器人機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象,為其規(guī)劃了一種橫向行走三角步態(tài),并對(duì)該步態(tài)下行走的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。針對(duì)目前六足機(jī)器人領(lǐng)域橫向行走步態(tài)方面理論研究較少的現(xiàn)狀,在深入研究自然界中六足生物行走方式和六足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)理的基礎(chǔ)上,從步態(tài)總體規(guī)劃、步態(tài)分析、最大步幅計(jì)算以及足端運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃等方面入手,為其規(guī)劃了一種橫向行走三角步態(tài)。完成步態(tài)規(guī)劃之后,又采用不同的穩(wěn)定性判別方法,對(duì)水平地面上行

4、走和坡面上行走兩種情況下的行走穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析。
　　 最后,采用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)所規(guī)劃的橫向行走步態(tài)進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了該步態(tài)的行走能力以及該步態(tài)行走的穩(wěn)定性和連續(xù)性,并得出了該步態(tài)行走時(shí)機(jī)器人腿部各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角曲線,為實(shí)物樣機(jī)實(shí)驗(yàn)提供了依據(jù)。同時(shí),又運(yùn)用仿真的方法研究了各運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)六足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)性能的影響,得到了各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角速度隨步高和步長等運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變化規(guī)律,為步態(tài)優(yōu)化和機(jī)器人控制提供參考。并對(duì)所搭建的六足機(jī)器人實(shí)物樣機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)