步足式移動機器人相較于傳統(tǒng)的輪式以及履帶式等移動式機器人對非結(jié)構(gòu)化環(huán)境具有更強的適應能力,但其系統(tǒng)復雜,在目標移動速度方面尚未達到傳統(tǒng)輪式以及履帶式等移動機器人的移動速度,出于真實背景對步足式移動機器人速度的需求,在保證步足式機器人對非結(jié)構(gòu)化環(huán)境適應能力基礎上如何提高其移動速度成為研究熱點之一。本文以步足式移動機器人家族中的代表即四足式移動機器人為研究對象,結(jié)合仿生學原理,從四足機器人整機實現(xiàn)高速奔跑目標出發(fā)分析得到四足機器人實現(xiàn)高速奔跑關鍵在于其單腿運動性能,單腿運動性能與其結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制策略密切相關。從分析四足機器人運動特點出發(fā),將四足機器人奔跑過程分解為單腿騰空運動相和單腿落地支撐運動相。根據(jù)是否考慮液壓缸和活塞桿質(zhì)量,分別建立騰空簡化動力學模型和騰空動力學模型,分析液壓缸和活塞桿質(zhì)量在單腿騰空運動相下對液壓缸出力的影響。在騰空簡化動力學模型基礎上,結(jié)合單腿運動學,提出一種基于動力學模型優(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動相下液壓缸的出力,為單腿騰空運動相控制提供了基礎。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動相下簡化動力學模型和... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省211工程院校985工程院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

“WalkingTruck”四足機器人

四足機器人的運動單元為單腿，研究單腿的運動控制是提高四足機器人整機速度的基礎，只有當單腿運動控制能夠滿足整機需求且具備余量時，整機才有希望達到其需求的前進速度，因而研究單腿運動控制具有基礎性質(zhì)的意義。1.3 國內(nèi)外相關領域研究現(xiàn)狀1.3.1 國內(nèi)外四足機器人研究現(xiàn)狀國外的四足機器人發(fā)展歷史較久，最早的四足機器人“WalkingTruck”如圖 11 所示，其依靠人手操縱桿實現(xiàn)基本的運動，其整機笨重移動速度緩慢[1]。而后相繼出現(xiàn)的四足機器人由于計算機技術發(fā)展的限制以及控制方法的不成熟，其運動方式以靜態(tài)步態(tài)方式為主，即在四足機器人移動過程始終有三條腿觸地四足機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)，這種運動控制策略極大限制了四足機器人的運動速度。該階段具有代表性的四足機器人有日本 HIROSE·FUKUSHIMAROBTICSLAB 實驗室研發(fā)的 KMUO-I 四足機器人，其是世界上第一臺能夠自主行走的機器人，采用靜態(tài)步態(tài)行走，前進速度緩慢[2]，如圖 1-2 所示。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士論文緩沖、離地跳躍過程，上述過程是一個全該概念第一次將動態(tài)引入足式機器人的控要意義[3]。圖 1-3 是 Raibert 教授帶領團隊個自由度，分別為髖關節(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)高速運動。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]四足機器人對角小跑步態(tài)虛擬模型直覺控制方法研究[D]. 謝惠祥.國防科學技術大學 2015
[2]基于SLIP模型的四足機器人對角小跑步態(tài)控制研究[D]. 蔣振宇.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[3]基于SLIP歸約模型的足式機器人動步態(tài)控制研究[D]. 于海濤.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[4]SCalf液壓驅(qū)動四足機器人的機構(gòu)設計與運動分析[D]. 榮學文.山東大學 2013

碩士論文
[1]可實現(xiàn)跳躍功能的四足機器人單腿結(jié)構(gòu)設計與運動建模分析[D]. 宋康康.鄭州輕工業(yè)學院 2018
[2]基于虛擬模型和主動阻抗控制的雙足機器人動態(tài)行走研究[D]. 邊增華.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[3]離散自適應控制器在閥控非對稱缸電液伺服系統(tǒng)中的應用[D]. 張毅.哈爾濱工業(yè)大學 2008



本文編號：3627016