本文選題：雙足機(jī)器人　切入點(diǎn)：被動步行　出處：《西南交通大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：與傳統(tǒng)的雙足步行機(jī)器人相比,雙足被動步行機(jī)器人具有行走能量利用效率高,具有仿生學(xué)行走特征等優(yōu)點(diǎn),目前已經(jīng)成為雙足步行機(jī)器人研究領(lǐng)域中的一個熱點(diǎn)方向。針對雙足被動步行機(jī)器人的周期步態(tài)規(guī)劃問題,即在保持雙足機(jī)器人被動行走的特點(diǎn)下,進(jìn)一步提高機(jī)器人的行走速度的問題,已經(jīng)提出了多種方法,動能成型方法則是其中一種新的、有效的控制方法�；煦缡且环N非線性系統(tǒng)中普遍存在的動力學(xué)行為。雙足被動步行機(jī)器人作為一種典型的強(qiáng)非線性系統(tǒng),同樣存在著混沌現(xiàn)象。通常認(rèn)為混沌會引起機(jī)器人的傾倒,對于雙足被動步行機(jī)器人系統(tǒng)來說是有害的。因此,需要抑制混沌步態(tài),即需要實(shí)施混沌控制；然而,近年來的研究發(fā)現(xiàn)人類行走過程中也存在著混沌步態(tài),因此,激發(fā)混沌,利用雙足被動步行機(jī)器人中的混沌又成為研究的熱點(diǎn)�？傊�,混沌控制和反控制是雙足被動步行機(jī)器人設(shè)計(jì)中的重要問題。本文重點(diǎn)研究面向雙足被動步行機(jī)器人的動能成型方法。主要研究工作和結(jié)論如下：1、在充分研究現(xiàn)有面向雙足被動步行機(jī)器人的動能成型方法基礎(chǔ)上,對動能成型方法進(jìn)行了改進(jìn)。通過構(gòu)造動能函數(shù)時引入初始相位,提出了一種新的動能函數(shù)的構(gòu)造方法。為本文后續(xù)的研究工作奠定了基礎(chǔ)。2、針對雙足被動步行機(jī)器人的周期步態(tài)規(guī)劃問題,利用窮舉法可以確定出動能函數(shù)的最優(yōu)初始相位的取值。通過數(shù)值仿真計(jì)算驗(yàn)證了改進(jìn)的動能成型方法能夠使系統(tǒng)獲得更高的步行速度。研究了最優(yōu)初始相位值與斜坡角度之間的關(guān)系、對動能成型方法控制效果的影響。研究了改進(jìn)的動能成型方法施控下系統(tǒng)會出現(xiàn)的分岔現(xiàn)象。3、針對雙足被動步行機(jī)器人的混沌控制和反控制問題,從能量的角度出發(fā)確定出了適用于構(gòu)造動能函數(shù)最優(yōu)初始相位值取值和幅值參數(shù),實(shí)現(xiàn)了基于動能成型方法的雙足被動步行機(jī)器人混沌控制和反控制。數(shù)值仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提出控制方法的有效性。對動能成型方法在被動步行機(jī)器人混沌與反控制中的優(yōu)缺點(diǎn)和控制過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行了分析,對面向混沌控制與反控制問題與面向周期步態(tài)規(guī)劃問題的構(gòu)造動能函數(shù)初始相位值取值差異進(jìn)行了分析和討論。
[Abstract]:Compared with the traditional biped walking robot, biped passive walking robot has the advantages of high energy utilization efficiency and biped walking characteristics, which has become a hot research field in the field of biped walking robot.Aiming at the problem of periodic gait planning of biped passive walking robot, that is, to further improve the walking speed of biped robot under the characteristics of passive walking, several methods have been proposed.Kinetic energy forming is one of the new and effective control methods.Chaos is a common dynamic behavior in nonlinear systems.As a typical strongly nonlinear system, biped passive walking robot also has chaotic phenomena.It is generally believed that chaos will cause the robot to topple, which is harmful to the biped passive walking robot system.Therefore, it is necessary to suppress chaos gait, that is, to implement chaos control. However, recent studies have found that chaotic gait also exists in human walking process.Chaos in biped passive walking robot has become a hot research topic.In short, chaos control and anti-control are important problems in the design of biped passive walking robot.This paper focuses on the kinetic energy forming method for biped passive walking robot.The main research work and conclusions are as follows: 1. Based on the existing kinetic energy forming method for biped passive walking robot, the kinetic energy forming method is improved.By introducing the initial phase into the construction of kinetic energy function, a new method of constructing kinetic energy function is proposed.In order to solve the periodic gait planning problem of biped passive walking robot, the optimal initial phase of the action energy function can be determined by exhaustive method.The numerical simulation results show that the improved kinetic energy forming method can make the system achieve higher walking speed.The relationship between the optimal initial phase value and the slope angle is studied, and the effect of the kinetic energy forming method on the control effect is studied.The bifurcation phenomenon of the system under the control of the improved kinetic energy molding method is studied. The chaos control and anti-control of biped passive walking robot are studied.From the point of view of energy, the optimal initial phase values and amplitude parameters for constructing kinetic energy function are determined, and the chaos control and anti-control of biped passive walking robot based on kinetic energy forming method are realized.Numerical simulation results verify the effectiveness of the proposed control method.The advantages and disadvantages of kinetic energy forming method in chaos and anti-control of passive walking robot and the phenomena in the control process are analyzed.The difference of initial phase values of kinetic energy function for chaos control and anti-control problem and periodic gait programming problem is analyzed and discussed.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(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：1722902