步足式移動(dòng)機(jī)器人相較于傳統(tǒng)的輪式以及履帶式等移動(dòng)式機(jī)器人對(duì)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力,但其系統(tǒng)復(fù)雜,在目標(biāo)移動(dòng)速度方面尚未達(dá)到傳統(tǒng)輪式以及履帶式等移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)速度,出于真實(shí)背景對(duì)步足式移動(dòng)機(jī)器人速度的需求,在保證步足式機(jī)器人對(duì)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境適應(yīng)能力基礎(chǔ)上如何提高其移動(dòng)速度成為研究熱點(diǎn)之一。本文以步足式移動(dòng)機(jī)器人家族中的代表即四足式移動(dòng)機(jī)器人為研究對(duì)象,結(jié)合仿生學(xué)原理,從四足機(jī)器人整機(jī)實(shí)現(xiàn)高速奔跑目標(biāo)出發(fā)分析得到四足機(jī)器人實(shí)現(xiàn)高速奔跑關(guān)鍵在于其單腿運(yùn)動(dòng)性能,單腿運(yùn)動(dòng)性能與其結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制策略密切相關(guān)。從分析四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)出發(fā),將四足機(jī)器人奔跑過(guò)程分解為單腿騰空運(yùn)動(dòng)相和單腿落地支撐運(yùn)動(dòng)相。根據(jù)是否考慮液壓缸和活塞桿質(zhì)量,分別建立騰空簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)模型和騰空動(dòng)力學(xué)模型,分析液壓缸和活塞桿質(zhì)量在單腿騰空運(yùn)動(dòng)相下對(duì)液壓缸出力的影響。在騰空簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上,結(jié)合單腿運(yùn)動(dòng)學(xué),提出一種基于動(dòng)力學(xué)模型優(yōu)化的足端軌跡生成算法,結(jié)果表明該算法生成的軌跡可有效減少單腿騰空運(yùn)動(dòng)相下液壓缸的出力,為單腿騰空運(yùn)動(dòng)相控制提供了基礎(chǔ)。根據(jù)是否考慮液壓缸和活塞桿質(zhì)量,分別建立單腿落地支撐運(yùn)動(dòng)相下簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)模型和... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省211工程院校985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：104 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

“WalkingTruck”四足機(jī)器人

四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)單元為單腿，研究單腿的運(yùn)動(dòng)控制是提高四足機(jī)器人整機(jī)速度的基礎(chǔ)，只有當(dāng)單腿運(yùn)動(dòng)控制能夠滿足整機(jī)需求且具備余量時(shí)，整機(jī)才有希望達(dá)到其需求的前進(jìn)速度，因而研究單腿運(yùn)動(dòng)控制具有基礎(chǔ)性質(zhì)的意義。1.3 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀1.3.1 國(guó)內(nèi)外四足機(jī)器人研究現(xiàn)狀國(guó)外的四足機(jī)器人發(fā)展歷史較久，最早的四足機(jī)器人“WalkingTruck”如圖 11 所示，其依靠人手操縱桿實(shí)現(xiàn)基本的運(yùn)動(dòng)，其整機(jī)笨重移動(dòng)速度緩慢[1]。而后相繼出現(xiàn)的四足機(jī)器人由于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的限制以及控制方法的不成熟，其運(yùn)動(dòng)方式以靜態(tài)步態(tài)方式為主，即在四足機(jī)器人移動(dòng)過(guò)程始終有三條腿觸地四足機(jī)器人身體重心的投影始終處于其三足所形成的三角形區(qū)域內(nèi)，這種運(yùn)動(dòng)控制策略極大限制了四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度。該階段具有代表性的四足機(jī)器人有日本 HIROSE·FUKUSHIMAROBTICSLAB 實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的 KMUO-I 四足機(jī)器人，其是世界上第一臺(tái)能夠自主行走的機(jī)器人，采用靜態(tài)步態(tài)行走，前進(jìn)速度緩慢[2]，如圖 1-2 所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士論文緩沖、離地跳躍過(guò)程，上述過(guò)程是一個(gè)全該概念第一次將動(dòng)態(tài)引入足式機(jī)器人的控要意義[3]。圖 1-3 是 Raibert 教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)個(gè)自由度，分別為髖關(guān)節(jié)處的外展自由度，其使用了基于彈簧倒立擺模型的三分控bound 步態(tài)三種步態(tài)高速運(yùn)動(dòng)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]關(guān)于四足機(jī)器人足端行走軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真[J]. 原鋼,李麗宏.  計(jì)算機(jī)仿真. 2018(10)
[2]仿獵豹四足機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析[J]. 馬宗利,呂榮基,劉永超,張培強(qiáng),王建明.  北京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(01)
[3]基于CPG的四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制[J]. 劉漢迪,賈文川.  計(jì)量與測(cè)試技術(shù). 2017(09)
[4]基于CPG的四足機(jī)器人抗側(cè)向沖擊的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性研究[J]. 羅慶生,周晨陽(yáng),賈燕,高劍鋒,劉芳政.  北京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(04)
[5]四足仿生機(jī)器人混聯(lián)腿構(gòu)型設(shè)計(jì)及比較[J]. 田興華,高峰,陳先寶,齊臣坤.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2013(06)
[6]基于足端軌跡規(guī)劃算法的液壓四足機(jī)器人步態(tài)控制策略[J]. 王立鵬,王軍政,汪首坤,何玉東.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2013(01)
[7]液壓驅(qū)動(dòng)四足仿生機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和步態(tài)規(guī)劃[J]. 李貽斌,李彬,榮學(xué)文,孟健.  山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2011(05)
[8]基于生物中樞模式發(fā)生器原理的四足機(jī)器人[J]. 鄭浩峻,張秀麗,關(guān)旭,汪勁松.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2004(02)
[9]機(jī)器人軌跡規(guī)劃新方法的研究[J]. 陶其銘,柯尊忠.  機(jī)床與液壓. 2003(04)
[10]全方位四足步行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究[J]. 馬培蓀,竇小紅,劉臻.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 1994(02)

博士論文
[1]四足機(jī)器人對(duì)角小跑步態(tài)虛擬模型直覺(jué)控制方法研究[D]. 謝惠祥.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[2]基于SLIP模型的四足機(jī)器人對(duì)角小跑步態(tài)控制研究[D]. 蔣振宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]基于SLIP歸約模型的足式機(jī)器人動(dòng)步態(tài)控制研究[D]. 于海濤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[4]SCalf液壓驅(qū)動(dòng)四足機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析[D]. 榮學(xué)文.山東大學(xué) 2013

碩士論文
[1]可實(shí)現(xiàn)跳躍功能的四足機(jī)器人單腿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)建模分析[D]. 宋康康.鄭州輕工業(yè)學(xué)院 2018
[2]基于虛擬模型和主動(dòng)阻抗控制的雙足機(jī)器人動(dòng)態(tài)行走研究[D]. 邊增華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]離散自適應(yīng)控制器在閥控非對(duì)稱(chēng)缸電液伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用[D]. 張毅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3627016