本文關鍵詞：液壓四足機器人單腿跳躍步態(tài)規(guī)劃　出處：《哈爾濱理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 運動學 動力學 步態(tài)規(guī)劃 聯(lián)合仿真

【摘要】：步態(tài)規(guī)劃是實現(xiàn)液壓四足機器人在復雜環(huán)境中穩(wěn)定運動的前提,影響著機器人的環(huán)境適應性、穩(wěn)定性、功耗、動態(tài)性等。而跳躍步態(tài)作為一種典型的動步態(tài),對其進行研究對于改進機器人的結構以及提高機器人越障性、環(huán)境適應力等方面具有重要意義。因此,本文以實驗室自主設計研發(fā)的液壓四足機器人單腿為研究平臺,對其進行跳躍步態(tài)規(guī)劃的研究。首先,采用D-H法對液壓四足機器人單腿進行正逆運動學求解分析,建立液壓四足機器人單腿運動學模型,研究各個關節(jié)間相對運動關系;采用拉格朗日功能平衡法對機器人單腿進行動力學建模,研究力與機器人單腿運動間的關系,為后續(xù)聯(lián)合仿真提供理論依據(jù)。其次,參照動物實際跳躍情況,根據(jù)仿生學理論,對實驗室自主研發(fā)的液壓四足機器人單腿跳躍步態(tài)進行軌跡規(guī)劃。通過運動分析、軌跡規(guī)劃以及關節(jié)空間和驅動空間的轉換關系,推導出各關節(jié)液壓缸的驅動函數(shù),完成機器人單腿跳躍步態(tài)規(guī)劃。再則,利用MATLAB與ADAMS進行跳躍步態(tài)的聯(lián)合仿真,獲取機器人單腿各關節(jié)液壓缸、各關節(jié)以及足端的位移和速度波動等重要參數(shù),并進行分析。驗證本文所做跳躍步態(tài)規(guī)劃方法的有效性及正確性,為后續(xù)物理實驗奠定基礎。最后,搭建液壓四足機器人物理樣機實驗臺,設計進行機器人單腿跳躍實驗,對得到的實驗數(shù)據(jù)進行分析,驗證機器人腿部結構設計的合理性及單腿跳躍步態(tài)規(guī)劃的正確性。本文以實驗室自主研制的液壓四足機器人單腿模型為對象,對其進行跳躍步態(tài)規(guī)劃,并利用MATLAB與ADAMS聯(lián)合進行仿真分析,并對所設計的步態(tài)規(guī)劃方法在物理樣機上進行實驗驗證。通過仿真及實驗來驗證機器人單腿跳躍步態(tài)規(guī)劃的有效性及合理性。
[Abstract]:Gait planning is the premise to realize the stable movement of hydraulic quadruped robot in complex environment, which affects the environment adaptability, stability, power consumption and dynamics of the robot. As a typical dynamic gait, jump gait is a typical dynamic gait. It is of great significance to improve the structure of the robot, improve the robot obstacle, environmental adaptability and so on. In this paper, the single leg of hydraulic quadruped robot designed and developed by the laboratory is used as the research platform, and the hopping gait planning is studied. First of all. The D-H method is used to solve and analyze the forward and inverse kinematics of the single leg of the hydraulic quadruped robot, and the kinematics model of the single leg of the hydraulic quadruped robot is established, and the relative kinematic relationship between the joints is studied. The Lagrangian function balance method is used to model the dynamics of the robot with one leg, and the relationship between the force and the motion of the robot is studied, which provides the theoretical basis for the subsequent joint simulation. Secondly, referring to the actual jumping situation of the animal. According to the theory of bionics, trajectory planning of single-legged jump gait of hydraulic quadruped robot developed by laboratory is carried out. Through motion analysis, trajectory planning and the transformation between joint space and drive space. The driving function of each joint hydraulic cylinder is deduced, and the robot jumping gait planning is completed. Furthermore, the joint simulation of jump gait with MATLAB and ADAMS is carried out. The important parameters such as displacement and velocity fluctuation of each joint hydraulic cylinder, joint and foot of the robot are obtained and analyzed, and the validity and correctness of the jump gait planning method are verified. Finally, build a hydraulic quadruped robot physical prototype test bench, design the robot single-leg jump experiment, and analyze the experimental data. To verify the rationality of leg structure design and the correctness of one-leg jumping gait planning, this paper takes the single leg model of hydraulic quadruped robot developed by laboratory as the object, and carries on the jump gait planning to it. MATLAB and ADAMS are used to simulate and analyze. The designed gait planning method is verified by experiments on the physical prototype, and the validity and rationality of the robot jumping gait planning are verified by simulation and experiment.
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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