近年,我國(guó)西南地區(qū)地震、滑坡和泥石流等自然災(zāi)害頻發(fā),給人民和國(guó)家?guī)?lái)沉重的傷痛。用于預(yù)警的機(jī)器人已經(jīng)投入使用,并且得到很好的效果,然而用于搜救和探索的機(jī)器人尚處在研究階段,使得警犬在大強(qiáng)度的搜救工作中脫力的現(xiàn)象隨處可見(jiàn)。針對(duì)救災(zāi)和探索用途的機(jī)器人,當(dāng)前主要以裝載有各種傳感器和攝像頭能夠感知環(huán)境和路徑規(guī)劃的四足機(jī)器人為主。隨著技術(shù)的進(jìn)步,四足機(jī)器人由剛性軀干逐步向更加復(fù)雜的多脊柱關(guān)節(jié)的柔性軀干發(fā)展,柔性軀干的四足機(jī)器人較之剛性軀干的機(jī)器人具有更加優(yōu)越的靈活性。因此研究多脊柱關(guān)節(jié)四足機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下運(yùn)行平穩(wěn)、長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航和探索工作,具有十分重要的意義和價(jià)值。本論文主要圍繞多脊柱關(guān)節(jié)四足機(jī)器人的脊柱關(guān)節(jié)參數(shù),做了如下研究工作。將靈活度較高的獵豹作為原型,分析其脊柱結(jié)構(gòu)并將其簡(jiǎn)化,建立含多關(guān)節(jié)的脊柱軀干模型,結(jié)合現(xiàn)有腿部和足部研究結(jié)果,構(gòu)建完整四足機(jī)器人拓?fù)淠Ｐ�。以該模型為�?duì)象,推導(dǎo)其正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,基于各個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角范圍繪制腿部末端的運(yùn)動(dòng)空間�；谧愣伺c地面間的沖擊問(wèn)題,采用新型的末端軌跡規(guī)劃算法設(shè)計(jì)步態(tài),設(shè)計(jì)腿部在支撐相和擺動(dòng)相兩種狀態(tài)的末端軌跡函數(shù)。基于零力矩點(diǎn)穩(wěn)定判據(jù)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

獵豹奔跑狀態(tài)下的姿態(tài)變化

4身攜帶的燃料可以持續(xù)長(zhǎng)達(dá)24小時(shí)的野外續(xù)航，同時(shí)可以負(fù)載將近181KG的重量。更加出色的是其可以通過(guò)視覺(jué)捕捉跟隨者的位置繼而實(shí)現(xiàn)自主跟蹤功能，也可以通過(guò)語(yǔ)音信號(hào)來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的命令[17]。這個(gè)機(jī)器人已經(jīng)很好的負(fù)載能力、環(huán)境適應(yīng)性和自調(diào)節(jié)。圖1.3AlphaDog機(jī)器人野外試驗(yàn)隨后波士頓動(dòng)力研究團(tuán)隊(duì)又推出名為wildcat的四足機(jī)器人，如圖1.4所示。該四足機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)奔跑和跳躍等復(fù)雜姿態(tài)，還能在脫離線控之后達(dá)到16mph的奔跑速度同時(shí)能夠進(jìn)行各種步態(tài)的平穩(wěn)切換，也可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎和突然停止的命令[18].此時(shí)，四足機(jī)器人已經(jīng)表現(xiàn)出優(yōu)越的運(yùn)動(dòng)性能。圖1.4wildcat四足機(jī)器人MIT也搭建了一臺(tái)最新的Cheetah機(jī)器人，如圖1.5所示。該機(jī)器人改變以往的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力裝置，采用自主研發(fā)的“三相永磁同步電機(jī)”作為動(dòng)力源，大大降低了噪聲。研究人員通過(guò)研究鹿的腿部結(jié)構(gòu)并抽象為肌骨骼筋腱結(jié)構(gòu)，然后為該機(jī)器人設(shè)計(jì)了一套獨(dú)特的驅(qū)動(dòng)方式，該結(jié)構(gòu)的改良既能節(jié)約能量提高效率，同時(shí)還能夠減小關(guān)節(jié)扭矩，最終能夠達(dá)到10英里的時(shí)速和0.33米的越障高度[19]。該機(jī)器人目前可以達(dá)到很高的優(yōu)越性能，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，自然環(huán)境中路徑規(guī)劃等功能都可以做到，剛性脊柱機(jī)器人中的翹楚。同時(shí)，該機(jī)器人為了更加形象，為軀干添加了可以控制的腦袋去調(diào)整身體的平

4身攜帶的燃料可以持續(xù)長(zhǎng)達(dá)24小時(shí)的野外續(xù)航，同時(shí)可以負(fù)載將近181KG的重量。更加出色的是其可以通過(guò)視覺(jué)捕捉跟隨者的位置繼而實(shí)現(xiàn)自主跟蹤功能，也可以通過(guò)語(yǔ)音信號(hào)來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的命令[17]。這個(gè)機(jī)器人已經(jīng)很好的負(fù)載能力、環(huán)境適應(yīng)性和自調(diào)節(jié)。圖1.3AlphaDog機(jī)器人野外試驗(yàn)隨后波士頓動(dòng)力研究團(tuán)隊(duì)又推出名為wildcat的四足機(jī)器人，如圖1.4所示。該四足機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)奔跑和跳躍等復(fù)雜姿態(tài)，還能在脫離線控之后達(dá)到16mph的奔跑速度同時(shí)能夠進(jìn)行各種步態(tài)的平穩(wěn)切換，也可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎和突然停止的命令[18].此時(shí)，四足機(jī)器人已經(jīng)表現(xiàn)出優(yōu)越的運(yùn)動(dòng)性能。圖1.4wildcat四足機(jī)器人MIT也搭建了一臺(tái)最新的Cheetah機(jī)器人，如圖1.5所示。該機(jī)器人改變以往的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力裝置，采用自主研發(fā)的“三相永磁同步電機(jī)”作為動(dòng)力源，大大降低了噪聲。研究人員通過(guò)研究鹿的腿部結(jié)構(gòu)并抽象為肌骨骼筋腱結(jié)構(gòu)，然后為該機(jī)器人設(shè)計(jì)了一套獨(dú)特的驅(qū)動(dòng)方式，該結(jié)構(gòu)的改良既能節(jié)約能量提高效率，同時(shí)還能夠減小關(guān)節(jié)扭矩，最終能夠達(dá)到10英里的時(shí)速和0.33米的越障高度[19]。該機(jī)器人目前可以達(dá)到很高的優(yōu)越性能，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，自然環(huán)境中路徑規(guī)劃等功能都可以做到，剛性脊柱機(jī)器人中的翹楚。同時(shí)，該機(jī)器人為了更加形象，為軀干添加了可以控制的腦袋去調(diào)整身體的平

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]液壓四足機(jī)器人驅(qū)動(dòng)控制與步態(tài)規(guī)劃研究[D]. 王立鵬.北京理工大學(xué) 2014
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碩士論文
[1]頭尾調(diào)節(jié)裝置對(duì)四足機(jī)器人動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)性能的影響研究[D]. 龔加慶.北京交通大學(xué) 2015
[2]具有環(huán)境感知能力的四足機(jī)器人自主避障及姿態(tài)穩(wěn)定控制[D]. 王鵬.南京航空航天大學(xué) 2015
[3]多足步行機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究[D]. 田文罡.華中科技大學(xué) 2004
[4]仿生機(jī)器蟹控制系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究[D]. 瞿曉榮.哈爾濱工程大學(xué) 2003



本文編號(hào)：3538522