相比其他移動(dòng)機(jī)器人,仿生四足機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)靈活性、非結(jié)構(gòu)環(huán)境適應(yīng)性上具有無法比擬的優(yōu)勢(shì),在軍事支援、戶外救援、戶內(nèi)娛樂服務(wù)等方面有巨大的應(yīng)用潛力。經(jīng)過多年的發(fā)展和研究,仿生四足機(jī)器人相關(guān)技術(shù)在各方面取得了許多重大突破,但當(dāng)前多數(shù)剛性脊柱四足機(jī)器人仍然無法做到像四足哺乳動(dòng)物一樣快速、靈活而穩(wěn)定運(yùn)動(dòng),其主要原因之一是剛性脊柱四足機(jī)器人忽略了脊柱對(duì)四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的重要作用。而四足哺乳動(dòng)物的穩(wěn)定、靈活運(yùn)動(dòng)是四肢與脊柱相互協(xié)調(diào)的結(jié)果。針對(duì)此問題,本文從四足哺乳動(dòng)物脊柱仿生的角度出發(fā),提出一種基于串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器的雙關(guān)節(jié)串聯(lián)柔性脊柱機(jī)構(gòu),圍繞其結(jié)構(gòu)特性、力伺服控制和系統(tǒng)集成展開研究:首先,在分析四足哺乳動(dòng)物脊柱生理結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)彈性驅(qū)動(dòng)特性的基礎(chǔ)上,提出雙關(guān)節(jié)串聯(lián)形式的脊柱機(jī)構(gòu)整體構(gòu)型方案,并確定基于串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器(SEA)的脊柱關(guān)節(jié)彈性驅(qū)動(dòng)方案。基于脊柱機(jī)構(gòu)整體構(gòu)型方案和關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)方案對(duì)雙關(guān)節(jié)串聯(lián)柔性脊柱機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),并對(duì)串聯(lián)柔性脊柱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性、工作原理展開研究。其次,基于脊柱在四足哺乳動(dòng)物高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)與形態(tài),分析脊柱關(guān)節(jié)在四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的運(yùn)動(dòng)與受力情況,以此為依據(jù),對(duì)單個(gè)脊柱關(guān)節(jié)的動(dòng)力... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 四足機(jī)器人研究現(xiàn)狀
        1.2.1 剛性脊柱四足機(jī)器人
        1.2.2 柔性脊柱四足機(jī)器人
    1.3 研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容
第二章 柔性脊柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與等效剛度特性分析
    2.1 四足哺乳動(dòng)物脊柱
        2.1.1 動(dòng)物脊柱形態(tài)結(jié)構(gòu)
        2.1.2 關(guān)節(jié)彈性驅(qū)動(dòng)特性
    2.2 脊柱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案
        2.2.1 整體結(jié)構(gòu)構(gòu)型方案
        2.2.2 脊柱關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)方案
    2.3 柔性脊柱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.1 柔性脊柱關(guān)節(jié)
        2.3.2 關(guān)節(jié)傳動(dòng)設(shè)計(jì)
        2.3.3 關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)
    2.4 柔性脊柱關(guān)節(jié)的等效剛度特性
    2.5 本章小結(jié)
第3章 脊柱關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)特性與控制方法研究
    3.1 四足機(jī)器人脊柱運(yùn)動(dòng)分析
        3.1.1 柔性脊柱關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)建模
        3.1.2 脊柱關(guān)節(jié)等效剛度對(duì)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)特性的影響
        3.1.3 輸出阻抗特性分析
    3.2 基于粒子群優(yōu)化算法的PID參數(shù)整定
        3.2.1 PID控制原理
        3.2.2 粒子群算法原理
        3.2.3 PSO算法參數(shù)改進(jìn)
        3.2.4 基于PSO算法的 PID 參數(shù)整定
    3.3 柔性脊柱關(guān)節(jié)力矩控制仿真
        3.3.1 電機(jī)力矩為階躍力矩控制仿真
        3.3.2 電機(jī)力矩為斜坡力矩控制仿真
        3.3.3 電機(jī)力矩為正弦力矩控制仿真
    3.4 小結(jié)
第4章 柔性脊柱關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 串聯(lián)柔性脊柱控制系統(tǒng)
        4.1.1 控制系統(tǒng)整體架構(gòu)方案
        4.1.2 硬件系統(tǒng)
        4.1.3 軟件設(shè)計(jì)
        4.1.4 脊柱關(guān)節(jié)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
    4.2 柔性脊柱關(guān)節(jié)等效剛度標(biāo)定
    4.3柔性脊柱關(guān)節(jié)控制實(shí)驗(yàn)
        4.3.1 階躍力矩控制實(shí)驗(yàn)
        4.3.2 斜坡力矩控制實(shí)驗(yàn)
        4.3.3 正弦力矩控制實(shí)驗(yàn)
        4.3.4 帶寬特性實(shí)驗(yàn)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 研究生期間發(fā)表的論文



本文編號(hào)：2932850