本文關鍵詞：雙足機器人行走步態(tài)平滑切換方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：雙足機器人是集機構、驅動、傳感等核心部件,以及仿生、感知、交互、智能等前沿技術于一體的綜合平臺,其研究成果是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標志,在科學探索、航空航天、運輸、維修保養(yǎng)以及康復醫(yī)療等方面均具有廣泛的應用前景。步態(tài)規(guī)劃是雙足機器人研究的關鍵技術之一,是雙足機器人行走的基礎,而步態(tài)切換是雙足機器人應用于各種實際場合不可或缺的技術難點。因此,研究雙足機器人的步態(tài)切換問題,使其實現(xiàn)快速、穩(wěn)定、靈活的步態(tài)切換具有重要的理論意義和實用價值。本文在調研國內外相關文獻資料的基礎上,提出了一種適用于雙足機器人步態(tài)切換的步態(tài)規(guī)劃方法,并進行了步態(tài)仿真和物理樣機實驗,主要研究工作如下：1.針對小型舵機雙足機器人的關節(jié)旋轉軸軸線不相交的特點,建立了關節(jié)旋轉軸軸線不相交的十一桿連桿模型�；谠撨B桿模型,分別建立了機器人擬解耦的前向、側向運動學模型,為雙足機器人步態(tài)規(guī)劃提供了模型依據(jù)。2.提出了一種基于髖關節(jié)擺動原理的步態(tài)規(guī)劃方法,開展了雙足機器人髖關節(jié)擺動和不擺動行走仿真研究,結果表明：在相同的行走參數(shù)下,髖關節(jié)擺動的行走方式能夠有效地減少各關節(jié)的角度值,降低能耗,減小機器人腳部所受地面接觸力,增強機器人行走的穩(wěn)定性。3.基于髖關節(jié)擺動原理的步態(tài)規(guī)劃方法,采用三次樣條函數(shù)擬合步態(tài)切換過程的平滑切換軌跡,開展了雙足機器人在不同步長、不同步行周期、不同路面行走的步態(tài)切換仿真實驗,獲得了步態(tài)切換過程中各關節(jié)的平滑運動軌跡、角度、角速度和角加速度。4.搭建了雙足機器人物理樣機實驗平臺,分別開展了雙足機器人在不同步長、不同步行周期之間進行切換的行走實驗,實驗結果與仿真結果一致,驗證了基于髖關節(jié)擺動的步態(tài)切換方法的可行性。
【關鍵詞】：雙足機器人 零力矩點 步態(tài)規(guī)劃 三次樣條插值 步態(tài)切換 物理樣機 行走實驗
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 雙足機器人研究概述11-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國內研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 雙足機器人步態(tài)規(guī)劃的研究現(xiàn)狀及分析15-16
• 1.4 雙足機器人步態(tài)切換的研究現(xiàn)狀及分析16-18
• 1.5 本文研究內容及章節(jié)安排18-20
• 2 雙足機器人模型的建立與步行穩(wěn)定性判據(jù)20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 關節(jié)旋轉軸軸線不相交的連桿模型的建立20-22
• 2.3 運動學建模22-28
• 2.3.1 正運動學建模22-26
• 2.3.2 逆運動學建模26-28
• 2.4 步行穩(wěn)定性判據(jù)28-30
• 2.4.1 ZMP的定義28-29
• 2.4.2 穩(wěn)定步行的條件29-30
• 2.5 本章小結30-32
• 3 基于髖關節(jié)擺動原理的步態(tài)規(guī)劃方法研究32-56
• 3.1 引言32-33
• 3.2 雙足機器入步態(tài)規(guī)劃方法33-35
• 3.3 基于髖關節(jié)擺動原理的雙足機器人步態(tài)規(guī)劃35-52
• 3.3.1 周期步行的步態(tài)規(guī)劃35-43
• 3.3.2 起步的步態(tài)規(guī)劃43-48
• 3.3.3 止步的步態(tài)規(guī)劃48-52
• 3.4 髖關節(jié)擺動對雙足機器人行走的影響52-55
• 3.5 本章小結55-56
• 4 雙足機器人步態(tài)的平滑切換方法研究56-74
• 4.1 引言56-57
• 4.2 雙足機器人步態(tài)切換方法57-58
• 4.3 不同步長行走的步態(tài)切換58-63
• 4.3.1 步長切換過程的關節(jié)速度和加速度分析58-60
• 4.3.2 步長切換結果60-63
• 4.4 不同步行周期行走的步態(tài)切換63-67
• 4.3.1 步行周期切換過程的關節(jié)速度和加速度分析63-65
• 4.3.2 步行周期切換結果65-67
• 4.5 不同路面行走的步態(tài)切換67-73
• 4.5.1 不同路面行走切換過程的關節(jié)速度和加速度分析67-71
• 4.5.2 不同路面行走切換的結果71-73
• 4.6 本章小結73-74
• 5 雙足機器人步態(tài)切換仿真及實驗研究74-90
• 5.1 仿真實驗平臺和物理樣機實驗平臺的搭建74-76
• 5.1.1 基于ADAMS的仿真實驗平臺搭建74-75
• 5.1.2 物理樣機實驗平臺的搭建75-76
• 5.2 髖關節(jié)擺動對雙足機器人行走的影響76-79
• 5.2.1 步態(tài)仿真分析77-78
• 5.2.2 物理樣機實驗結果78-79
• 5.3 不同步長行走的步態(tài)切換79-83
• 5.3.1 步長切換仿真分析79-82
• 5.3.2 步長切換實驗結果82-83
• 5.4 不同步行周期行走的步態(tài)切換83-86
• 5.4.1 步行周期切換仿真分析83-85
• 5.4.2 步行周期切換實驗結果85-86
• 5.5 不同路面行走的步態(tài)切換仿真研究86-88
• 5.6 本章小結88-90
• 6 總結與展望90-92
• 6.1 本文工作總結90-91
• 6.2 今后工作展望91-92
• 參考文獻92-98
• 攻讀碩士學位期間主要的研究成果及參加的項目98

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4 毛勇;王家^，

本文編號：341178