對(duì)以獵豹機(jī)器人疾馳為代表的四足機(jī)器人奔跑過(guò)程的分析與控制一直是困難的問(wèn)題,因?yàn)橄到y(tǒng)控制自由度眾多,加之節(jié)律和動(dòng)力學(xué)規(guī)律的作用及相互影響,造成了時(shí)序和空間上的高度復(fù)雜度。本研究的目標(biāo)在于通過(guò)建立被控制對(duì)象的等效動(dòng)力學(xué)模型,形成有效的工程性方法。研究?jī)?nèi)容分為以下四個(gè)部分:首先,為了較全面地描述獵豹疾馳步態(tài)的時(shí)序特征,建立了一套以有限狀態(tài)機(jī)和積分規(guī)則為基礎(chǔ)的節(jié)律生成器。節(jié)律生成器以獵豹疾馳步態(tài)節(jié)律特征為基礎(chǔ),以相和相位描述各部位的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和運(yùn)動(dòng)瞬間,以有限狀態(tài)機(jī)表示獵豹各運(yùn)動(dòng)相之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,以積分規(guī)則來(lái)模擬相位的漸變。各類節(jié)律狀態(tài)變量自動(dòng)變化,并受到運(yùn)動(dòng)感知輸入的調(diào)節(jié),從而與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相協(xié)調(diào)。其次,為了分析軀干運(yùn)動(dòng)學(xué)狀態(tài)的影響因素,建立了獵豹疾馳步態(tài)的腿部支撐狀態(tài)等效動(dòng)力學(xué)模型。等效動(dòng)力學(xué)模型以雙質(zhì)點(diǎn)模型模擬獵豹慣量特性,以桿件的動(dòng)作模擬足部相對(duì)于質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。根據(jù)連桿動(dòng)作對(duì)獵豹質(zhì)心運(yùn)動(dòng)學(xué)性質(zhì)的影響,建立足部軌跡運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的依據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的連貫性,需要重點(diǎn)控制機(jī)器人在驅(qū)動(dòng)相期間的運(yùn)動(dòng)從而調(diào)節(jié)騰空期間的彈道式運(yùn)動(dòng)。然后,構(gòu)建了仿生獵豹機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制算法,建立了一套前饋控制為主、反饋控制為... 

【文章來(lái)源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：105 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號(hào)說(shuō)明
第一章 緒論
    1.1 仿生獵豹機(jī)器人研究的意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 四足機(jī)器人步態(tài)節(jié)律模型綜述
        1.2.2 腿式運(yùn)動(dòng)控制理論與方法
        1.2.3 四足機(jī)器人奔跑動(dòng)態(tài)控制方法
        1.2.4 四足機(jī)器人高速奔跑研究現(xiàn)狀
    1.3 獵豹機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)與難點(diǎn)
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 獵豹疾馳步態(tài)節(jié)律建模
    2.1 獵豹疾馳步態(tài)節(jié)律特征分析
    2.2 獵豹疾馳步態(tài)時(shí)序模型
    2.3 步態(tài)節(jié)律生成器建模
        2.3.1 步態(tài)節(jié)律生成器組成
        2.3.2 步態(tài)有限狀態(tài)機(jī)模型
        2.3.3 步態(tài)節(jié)律積分規(guī)則
    2.4 本章小結(jié)
第三章 獵豹機(jī)器人仿生設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    3.1 獵豹機(jī)器人仿生設(shè)計(jì)
        3.1.1 獵豹結(jié)構(gòu)形態(tài)仿生分析
        3.1.2 獵豹機(jī)器人軀干特征計(jì)算及構(gòu)型設(shè)計(jì)
    3.2 獵豹機(jī)器人腿部仿生設(shè)計(jì)
        3.2.1 獵豹機(jī)器人腿部仿生分析
        3.2.2 腿部構(gòu)型運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算
    3.3 本章小結(jié)
第四章 獵豹機(jī)器人動(dòng)力學(xué)等效及分析
    4.1 獵豹機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型等效
    4.2 等效模型與關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
        4.2.1 等效模型與關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過(guò)程
        4.2.2 等效模型到規(guī)劃空間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
        4.2.3 規(guī)劃空間到關(guān)節(jié)空間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
    4.3 獵豹機(jī)器人腿部支撐狀態(tài)建模與分析
        4.3.1 腿部支撐狀態(tài)模型動(dòng)力學(xué)分析
        4.3.2 腿部動(dòng)力學(xué)作用分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 獵豹機(jī)器人軀干及腿部控制方法
    5.1 獵豹機(jī)器人的控制原理
    5.2 獵豹機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃
        5.2.1 柔性軀干控制及其對(duì)腿部影響的補(bǔ)償
        5.2.2 基于足部軌跡的腿部控制方法
    5.3 本章小結(jié)
第六章 獵豹疾馳步態(tài)仿真及物理樣機(jī)實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 虛擬獵豹疾馳步態(tài)仿真
    6.2 疾馳步態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        6.2.1 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析
        6.2.2 穩(wěn)定性分析
    6.3 獵豹機(jī)器人疾馳步態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)
        6.3.1 疾馳步態(tài)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成
        6.3.2 獵豹機(jī)器人系統(tǒng)組成
        6.3.3 疾馳步態(tài)控制器計(jì)算流程
    6.4 物理樣機(jī)疾馳步態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    6.5 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論
    7.1 研究成果
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：3048398