發(fā)布時間：2022-10-19 14:52

　　四足機器人目前正成為足式移動機器人研究的一大主流方向。本文主要面向解決四足機器人現(xiàn)階段研究中存在的兩個問題,即四足機器人運動過程中的位姿控制問題和運動過程中的軌跡跟蹤優(yōu)化問題。利用虛擬模型控制和模型預(yù)測控制的方法,進行了動力學建模和控制問題的相關(guān)研究,主要包括以下幾個方面:立足于解決目前四足機器人研究中所面臨的問題,充分調(diào)研四足機器人當前的最新研究成果及應(yīng)用前景,并分析總結(jié)現(xiàn)有解決方案中的優(yōu)缺點,明確四足機器人構(gòu)型設(shè)計方案及其控制算法研究的入手點和必要性。在參考國內(nèi)外四足機器人主流構(gòu)型的基礎(chǔ)上,結(jié)合課題要求和實際情況,設(shè)計一種全肘式四足機器人構(gòu)型,采用12個關(guān)節(jié)伺服電機和18個自由度（包括6個身體自由度和12個關(guān)節(jié)自由度）。主體結(jié)構(gòu)采用高強度鋁合金和碳纖維材料,利用安裝在機體頂部和前部多個視覺攝像頭,構(gòu)建機器人基于視覺的運動測量系統(tǒng),足底安裝六維力傳感器,用于接收足底觸地的力信號。根據(jù)四足機器人動力學模型的特點,提出一種四足機器人動力學模型化簡原則,將四足機器人基體與腿部動力學模型進行解耦,并分別推導(dǎo)了基體與腿部機構(gòu)的運動學與動力學模型,以及四足機器人足底與地面接觸力模型。最后在動力學... 

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與目的
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 四足機器人國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 四足機器人控制方法研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究目標與研究內(nèi)容
第2章 四足機器人設(shè)計與動力學建模
    2.1 引言
    2.2 四足機器人機構(gòu)設(shè)計
    2.3 四足機器人動力學建模
        2.3.1 四足機器人坐標系定義
        2.3.2 四足機器人動力學簡化
        2.3.3 四足機器人基體動力學模型
        2.3.4 四足機器人腿部機構(gòu)動力學模型
        2.3.5 四足機器人足底接觸力模型
    2.4 四足機器人虛擬樣機模型
    2.5 本章總結(jié)
第3章 四足機器人步態(tài)規(guī)劃
    3.1 引言
    3.2 四足機器人常用步態(tài)
        3.2.1 Crawl步態(tài)
        3.2.2 Trot步態(tài)
    3.3 足端軌跡規(guī)劃
    3.4 基于觸地信號的步態(tài)時序
    3.5 本章總結(jié)
第4章 基于虛擬模型控制的四足機器人位姿控制
    4.1 引言
    4.2 虛擬模型控制方法原理
    4.3 四足機器人基體位姿控制
    4.4 四足機器人腿部運動控制
        4.4.1 支撐腿阻抗控制
        4.4.2 擺動腿虛擬模型控制
    4.5 四足機器人總體控制結(jié)構(gòu)
    4.6 四足機器人VMC控制仿真及分析
        4.6.1 Crawl步態(tài)
        4.6.2 Trot步態(tài)
    4.7 路面特性對于四足機器人運動效能的影響分析
        4.7.1 運動效能定義
        4.7.2 路面摩擦系數(shù)
        4.7.3 路面凸起程度
        4.7.4 路面障礙密集程度
    4.8 本章總結(jié)
第5章 基于模型預(yù)測控制的四足機器人軌跡跟蹤控制
    5.1 模型預(yù)測控制基本原理
    5.2 四足機器人基于MPC的給定軌跡跟蹤控制
        5.2.1 四足機器人運動模型描述
        5.2.2 MPC控制器設(shè)計
        5.2.3 仿真結(jié)果及分析
    5.3 本章總結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于自適應(yīng)模型預(yù)測控制的柔性互聯(lián)配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度[J]. 葛樂,張偉,嚴鋒,袁曉冬,禹永洲.  電力自動化設(shè)備. 2020(06)
[2]無人船自適應(yīng)路徑跟蹤控制系統(tǒng)[J]. 柳晨光,初秀民,毛慶洲,謝朔.  機械工程學報. 2020(08)
[3]基于自適應(yīng)模型預(yù)測的自主車輛避障控制研究[J]. 胡廣雪,邵毅明,萬遠航,鐘穎.  重慶理工大學學報(自然科學). 2020(04)
[4]四足機器人研究綜述[J]. 楊鈞杰,孫浩,王常虹,陳曉東.  導(dǎo)航定位與授時. 2019(05)
[5]“絕影”機器人助力智慧安防[J]. 朱秋國.  中國測繪. 2019(03)
[6]從Big Dog到Spot Mini:波士頓動力四足機器人進化史[J]. 劉京運.  機器人產(chǎn)業(yè). 2018(02)
[7]淺談四足機器人的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與未來[J]. 朱秋國.  杭州科技. 2017(02)
[8]四足機器人發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 孟健,劉進長,榮學文,李貽斌.  科技導(dǎo)報. 2015(21)
[9]液壓驅(qū)動四足仿生機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計和步態(tài)規(guī)劃[J]. 李貽斌,李彬,榮學文,孟健.  山東大學學報(工學版). 2011(05)
[10]四足步行機器人研究現(xiàn)狀及展望[J]. 王吉岱,盧坤媛,徐淑芬,雷云云.  制造業(yè)自動化. 2009(02)

博士論文
[1]四足機器人運動控制技術(shù)研究與實現(xiàn)[D]. 那奇.北京理工大學 2015

碩士論文
[1]四足仿生機器人跑跳運動規(guī)劃與控制[D]. 李川.浙江大學 2017



本文編號：3693571