輪式機器人應用固然普遍,腿足式機器人憑借其較強的靈活性以及環(huán)境適應性,在災后救援、野外勘探以及軍事領域有廣泛應用,目前已經成為機器人界最熱門的研究領域之一。不過四足機器人的運動控制在最近幾年才取得突破性進展,本文將在以下幾個方面開展四足機器人的研究。四足機器人的腿部運動學建模以及足端軌跡規(guī)劃。通過D-H方法建立四足機器人腿部各關節(jié)變量和足端笛卡爾坐標之間的正運動學模型,并通過封閉形式解求得腿部的逆運動學解;然后參考貝塞爾曲線,根據機器人特點規(guī)劃足端的擺動相軌跡,使四足機器人在擺動相過程中有更好的運動特性。腿部柔順控制的研究。根據柔順控制動態(tài)表達式,可以推導出兩種不同的控制方法:導納控制和阻抗控制。導納控制是根據期望力矩與實際力矩之間的偏差得到位置控制量輸入腿部電機,而阻抗控制是根據期望位置與實際位置之間的偏差得到力矩控制量輸入腿部電機。二者都是通過動態(tài)控制力與位置之間的關系達到柔順控制的目的。此外針對阻抗控制中的期望力,在不同地面上有所不同,于是采用系統辨識方法估計地面剛度,然后應用到阻抗控制中。站立狀態(tài)下的姿態(tài)穩(wěn)定控制以及基于模型預測的運動控制。首先站立狀態(tài)下,把四足機器人看成并聯機...

【文章頁數】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 課題背景及研究意義
    1.3 國內外研究現狀及分析
        1.3.1 四足機器人研究現狀
        1.3.2 模型預測控制研究現狀
        1.3.3 國內外文獻綜述的簡析
    1.4 本文的主要研究內容
第2章 四足機器人運動學建模以及足端軌跡規(guī)劃
    2.1 引言
    2.2 兩代四足機器人實驗平臺結構簡介
    2.3 四足機器人運動學建模
        2.3.1 正運動學建模與分析
        2.3.2 逆運動學建模與分析
    2.4 單腿足端運動軌跡規(guī)劃
    2.5 本章小結
第3章 四足機器人柔順控制研究
    3.1 引言
    3.2 柔順控制
        3.2.1 阻抗控制算法
        3.2.2 導納控制算法
    3.3 基于最小二乘法的地面系統辨識
    3.4 本章小結
第4章 四足機器人站立姿態(tài)控制以及基于模型預測的運動控制
    4.1 引言
    4.2 四足機器人姿態(tài)穩(wěn)定控制
    4.3 四足機器人模型預測控制建模
        4.3.1 足端位置規(guī)劃控制器
        4.3.2 軌跡生成器
    4.4 本章小結
第5章 四足機器人控制仿真與實驗研究
    5.1 引言
    5.2 四足機器人運動學以及軌跡規(guī)劃仿真與實驗研究
    5.3 柔順控制實驗研究
        5.3.1 導納控制實驗研究
        5.3.2 阻抗控制實驗研究
        5.3.3 地面系統辨識實驗研究
    5.4 姿態(tài)控制仿真研究
    5.5 模型預測控制仿真研究
        5.5.1 單級倒立擺仿真研究
        5.5.2 基于模型預測控制的運動控制研究
    5.6 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號：3757836