本文關(guān)鍵詞：仿人機(jī)器人爬行及其與站立狀態(tài)轉(zhuǎn)換的運(yùn)動規(guī)劃

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【摘要】：仿人機(jī)器人的爬行及其與站立狀態(tài)轉(zhuǎn)換的運(yùn)動規(guī)劃的研究,能夠有效地提高仿人機(jī)器人應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境的能力,擴(kuò)大仿人機(jī)器人的活動范圍,以便使仿人機(jī)器人盡早走出實(shí)驗(yàn)室服務(wù)于社會。目前,關(guān)于仿人機(jī)器人的研究主要集中在穩(wěn)定行走方面,而機(jī)器人爬行運(yùn)動的研究主要涉及到的是液壓四足機(jī)器人而非仿人機(jī)器人。仿人機(jī)器人爬行狀態(tài)與站立狀態(tài)之間的模態(tài)轉(zhuǎn)換運(yùn)動是仿人機(jī)器人應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境的重要體現(xiàn)。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“仿人機(jī)器人多模態(tài)運(yùn)動與轉(zhuǎn)換理論與方法”,從仿生學(xué)的角度出發(fā),提出了一種基于人體運(yùn)動規(guī)律的仿人機(jī)器人爬行及其與站立狀態(tài)轉(zhuǎn)換的規(guī)劃方法,主要研究內(nèi)容如下:首先,論述了本文的研究意義,調(diào)研了仿人機(jī)器人國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,深入研究了國內(nèi)外仿人機(jī)器人爬行及其與站立狀態(tài)轉(zhuǎn)換的運(yùn)動規(guī)劃的相關(guān)文獻(xiàn),并確定了本文的主要研究內(nèi)容。其次,基于人體運(yùn)動規(guī)律建立了仿人機(jī)器人多連桿模型,采用雙浮動基方式,推導(dǎo)了仿人機(jī)器人的正運(yùn)動學(xué)和逆運(yùn)動學(xué)。針對仿人機(jī)器人模型特點(diǎn),在仿人機(jī)器人爬行運(yùn)動過程中,提出規(guī)劃了仿人機(jī)器人Crawl爬行步態(tài)。再次,仿人機(jī)器人的爬行狀態(tài)與站立狀態(tài)模態(tài)轉(zhuǎn)換運(yùn)動,可分為兩個部分:站立狀態(tài)與爬行狀態(tài)模態(tài)轉(zhuǎn)換運(yùn)動、爬行狀態(tài)與站立狀態(tài)模態(tài)轉(zhuǎn)換運(yùn)動。在站立狀態(tài)與爬行模態(tài)轉(zhuǎn)換過程中,規(guī)劃了仿人機(jī)器人屈膝原地下蹲運(yùn)動,仿人機(jī)器人彎腰雙手觸地運(yùn)動,仿人機(jī)器人四肢姿勢調(diào)整運(yùn)動;在爬行狀態(tài)與站立狀態(tài)模態(tài)轉(zhuǎn)換運(yùn)動過程中,為提高穩(wěn)定性,規(guī)劃了仿人機(jī)器人邁步式站起運(yùn)動。最后,搭建了Adams與MATLAB/Simulink聯(lián)合仿真平臺,建立了仿人機(jī)器人的仿真模型。對本文提出的針對仿人機(jī)器人的爬行及其與站立狀態(tài)轉(zhuǎn)換運(yùn)動規(guī)劃方法進(jìn)行了驗(yàn)證,得出了仿人機(jī)器人所有關(guān)節(jié)角度和關(guān)節(jié)力矩,為仿人機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)和電機(jī)的選型提供了重要依據(jù);另外在實(shí)體仿人機(jī)器人BHR-5上進(jìn)行爬行實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了本文提出爬行的規(guī)劃策略的有效性。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

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本文編號：1144729