足式機器人具有出色的運動能力,使其能夠替代人類在復(fù)雜環(huán)境中進行作業(yè)和交通運輸,無論是在民用還是軍工方面都具有巨大的應(yīng)用價值。而其中含T型髖部平面雙足機器人在節(jié)能方面具有優(yōu)異的性能,所以本文針對該樣機的行走和奔跑運動控制進行了研究,使其具有更強的實用價值。行走運動控制方面,在原有通過周期步態(tài)實行低能耗行走基礎(chǔ)上,進行了進一步的拓展研究,主要研究工作如下:1.采用牛頓-歐拉正交法推導(dǎo)了帶驅(qū)動T型髖部模型行走運動的動力學(xué)方程,論證了模型穩(wěn)定行走的可行性。2.分析該模型樣機仿生步行運動機理,以及機器人姿態(tài)Pitch角度與其行走穩(wěn)定性之間的關(guān)系,提出了一種基于姿態(tài)Pitch角度的雙閉環(huán)控制器。3.通過改變預(yù)設(shè)定姿態(tài)Pitch角度的大小,實現(xiàn)調(diào)節(jié)行走過程中能量補充量,有效地解決了加減速和坡道行走過程中的能量調(diào)節(jié)問題。4.在V-rep機器人仿真環(huán)境中搭建了仿真樣機,實現(xiàn)了樣機平地調(diào)速、抗擾動穩(wěn)定行走,以及在5°坡道上的上下坡運動,其中調(diào)速范圍為:0-0.6m/s,最后研制實體樣機對控制算法的有效性進行了驗證。奔跑運動控制方面,將行走模型與彈簧負載倒立擺（SLIP）理論相結(jié)合,探索奔跑運動的可行性,主... 

【文章來源】：重慶郵電大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 足式機器人運動控制方法
    1.4 本論文的組織結(jié)構(gòu)安排
第2章 含T型髖部的平面雙足機器人行走運動控制研究
    2.1 含T型髖部驅(qū)動行走模型
    2.2 含驅(qū)動模型行走動力學(xué)分析
        2.2.1 擺動階段
        2.2.2 碰撞階段
    2.3 含T型髖部的平面雙足機器人行走模型參數(shù)化建模
        2.3.1 機器人機身的質(zhì)量
        2.3.2 機器人機體腿長
        2.3.3 T型髖部結(jié)構(gòu)參數(shù)
    2.4 含T型髖部的平面雙足機器人行走運動控制
        2.4.1 平面雙足機器人行走控制策略設(shè)計原則
        2.4.2 平面雙足機器人行走控制方法分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 含T型髖部的平面雙足機器人行走運動控制實現(xiàn)
    3.1 平面雙足機器人行走控制算法設(shè)計
        3.1.1 電機速度控制器
        3.1.2 姿態(tài)Pitch角控制器
        3.1.3 控制器的對比優(yōu)化
    3.2 平面雙足機器人行走算法仿真驗證
        3.2.1 仿真環(huán)境中模型搭建
        3.2.2 仿真環(huán)境行走驗證
        3.2.3 仿真環(huán)境行走數(shù)據(jù)分析
    3.3 平面雙足機器人行走樣機實現(xiàn)
        3.3.1 實體樣機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.3.2 實體樣機系統(tǒng)硬件設(shè)計
        3.3.3 實體樣機系統(tǒng)軟件設(shè)計
        3.3.4 實體樣機行走
    3.4 本章小結(jié)
第4章 含T型髖部的平面雙足機器人奔跑運動控制研究
    4.1 含T型髖部驅(qū)動奔跑模型
    4.2 含T型髖部驅(qū)動模型奔跑動力學(xué)分析
    4.3 含T型髖部的平面雙足機器人奔跑模型參數(shù)化建模
    4.4 含T型髖部的平面雙足機器人奔跑運動控制
        4.4.1 人類奔跑運動狀態(tài)
        4.4.2 機器人前向運動控制
        4.4.3 機器人奔跑高度控制
    4.5 本章小結(jié)
第5章 含T型髖部的平面雙足機器人奔跑運動控制實現(xiàn)
    5.1 仿真樣機T型髖部搭建簡化
    5.2 平面雙足機器人奔跑控制算法設(shè)計
        5.2.1 運動狀態(tài)機設(shè)計
        5.2.2 奔跑前向運動控制器設(shè)計
        5.2.3 奔跑高度控制器設(shè)計
    5.3 平面雙足機器人奔跑算法仿真驗證
        5.3.1 加側(cè)向桿的雙足機器人二維奔跑運動仿真
        5.3.2 平面雙足機器人三維奔跑運動仿真
    5.4 奔跑實體樣機腿部結(jié)構(gòu)研制設(shè)想
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 主要工作和創(chuàng)新點
    6.2 后續(xù)研究工作
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]增量式PID和位置式PID算法的整定比較與研究[J]. 王祎晨.  工業(yè)控制計算機. 2018(05)
[2]基于牛頓歐拉法的SCARA機器人動力學(xué)參數(shù)辨識[J]. 張鐵,梁驍翃,覃彬彬,劉曉剛.  華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(10)
[3]雙足機器人虛擬斜坡行走的抗擾能力研究[J]. 趙明國,董浩,張乃堯.  機器人. 2010(06)
[4]半被動雙足機器人的準開環(huán)控制[J]. 付成龍,黃元林,王健美,陳懇.  機器人. 2009(02)
[5]動態(tài)步行雙足機器人THR-I的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 付成龍,陳懇,王健美,黃元林.  機器人. 2008(02)
[6]雙足行走機器人發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 阮曉鋼,仇忠臣,關(guān)佳亮.  機械工程師. 2007(02)
[7]雙足機器人步態(tài)控制研究方法綜述[J]. 胡凌云,孫增圻.  計算機研究與發(fā)展. 2005(05)
[8]非線性PID控制器[J]. 韓京清.  自動化學(xué)報. 1994(04)

碩士論文
[1]脈沖切換系統(tǒng)的穩(wěn)定邊界分岔及應(yīng)用[D]. 劉國棟.重慶郵電大學(xué) 2017
[2]伸縮腿被動行走器的動力學(xué)建模與仿真[D]. 唐俊.重慶郵電大學(xué) 2016
[3]足式機器人運動控制與仿真[D]. 懷崢.電子科技大學(xué) 2013



本文編號：3233660