本文關(guān)鍵詞：對(duì)分上體雙足被動(dòng)行走器的設(shè)計(jì)與控制方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傳統(tǒng)主動(dòng)步行機(jī)器人通過(guò)精確控制行走時(shí)的關(guān)節(jié)角度和身體姿態(tài)實(shí)現(xiàn)仿人行走,這種控制方式使得機(jī)器人步態(tài)笨重且能耗過(guò)大,成為長(zhǎng)期制約機(jī)器人發(fā)展的難題。而基于被動(dòng)行走理論設(shè)計(jì)的機(jī)器人可以充分依靠自身的動(dòng)力學(xué)特性,使得行走過(guò)程步態(tài)自然、能耗低,為步行機(jī)器人研究提供了全新的方向。目前對(duì)被動(dòng)行走的研究主要集中在理論研究上,對(duì)于模型樣機(jī)的研究相對(duì)較少。因此,本文基于Wisse的帶上體被動(dòng)行走模型研制了一款全新的帶上體被動(dòng)行走機(jī)器人樣機(jī)。首先,本文利用牛頓-歐拉方法推導(dǎo)數(shù)學(xué)模型,得出模型擺動(dòng)階段和碰撞階段動(dòng)力學(xué)方程。通過(guò)動(dòng)力學(xué)仿真改變模型參數(shù),發(fā)現(xiàn)參數(shù)對(duì)模型步態(tài)、速度、步長(zhǎng)和穩(wěn)定性有不同影響,為后文樣機(jī)研制提供了參考。其次,利用傘齒結(jié)構(gòu)的特性設(shè)計(jì)髖部結(jié)構(gòu),解決了樣機(jī)對(duì)分上體問(wèn)題。設(shè)計(jì)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)下體結(jié)構(gòu),結(jié)合樣機(jī)系統(tǒng)硬件和軟件控制單元,建立了帶上體、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的被動(dòng)行走機(jī)器人樣機(jī)。然后,采用步態(tài)合成方法得出了機(jī)器人行走步態(tài)�？刂品矫娓鶕�(jù)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性提出了電機(jī)目標(biāo)輸出角度控制方法,同時(shí)結(jié)合時(shí)間狀態(tài)輪詢(xún)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人行走步態(tài)控制。最后,采用Webots進(jìn)行步態(tài)仿真,初步驗(yàn)證了整體設(shè)計(jì)的可行性。結(jié)合仿真結(jié)果,通過(guò)改進(jìn)行走參數(shù),實(shí)現(xiàn)了物理樣機(jī)在平地上穩(wěn)定行走,進(jìn)一步驗(yàn)證了機(jī)器人樣機(jī)設(shè)計(jì)的正確性。本文擴(kuò)充了被動(dòng)行走理論在模型樣機(jī)方面的研究。利用傘齒結(jié)構(gòu)解決了樣機(jī)上體對(duì)分問(wèn)題,降低了機(jī)器人的控制難度。采用單驅(qū)動(dòng)器方案實(shí)現(xiàn)兩個(gè)關(guān)節(jié)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng),提高了行走效率,減少了設(shè)計(jì)成本。提出了基于步態(tài)合成的機(jī)器人行走步態(tài)研究方法,結(jié)合電機(jī)目標(biāo)輸出角度控制方法與時(shí)間狀態(tài)輪詢(xún)機(jī)制,有效的實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人行走控制,解決了機(jī)器人行走控制問(wèn)題。
【關(guān)鍵詞】：被動(dòng)行走機(jī)器人 動(dòng)力學(xué)仿真 對(duì)分上體 步態(tài)合成 控制方法
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題背景目的及意義8-9
• 1.2 被動(dòng)行走機(jī)器人研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第2章 機(jī)器人數(shù)學(xué)模型建立與參數(shù)分析17-29
• 2.1 機(jī)器人數(shù)學(xué)模型建立17-23
• 2.1.1 被動(dòng)行走模型介紹17-19
• 2.1.2 模型動(dòng)力學(xué)方程推導(dǎo)19-23
• 2.2 模型參數(shù)分析23-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第3章 機(jī)器人模型樣機(jī)設(shè)計(jì)29-41
• 3.1 樣機(jī)髖部驅(qū)動(dòng)器的選型29-32
• 3.1.1 伺服電機(jī)選型原則29-31
• 3.1.2 髖部伺服電機(jī)參數(shù)31-32
• 3.2 樣機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32-36
• 3.2.1 髖部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33-34
• 3.2.2 下體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34-36
• 3.2.3 側(cè)向約束系統(tǒng)設(shè)計(jì)36
• 3.3 機(jī)器人主控制單元設(shè)計(jì)36-40
• 3.3.1 系統(tǒng)硬件單元設(shè)計(jì)36-38
• 3.3.2 系統(tǒng)軟件單元設(shè)計(jì)38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于步態(tài)合成的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)41-50
• 4.1 機(jī)器人行走步態(tài)合成41-43
• 4.2 髖部控制方法設(shè)計(jì)43-45
• 4.2.1 髖部位置控制模型43-44
• 4.2.2 髖部電機(jī)目標(biāo)輸出角度控制方法44-45
• 4.3 膝關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)控制方法設(shè)計(jì)45-46
• 4.4 控制系統(tǒng)軟件框架設(shè)計(jì)46-48
• 4.5 本章小結(jié)48-50
• 第5章 機(jī)器人軟件仿真及樣機(jī)實(shí)驗(yàn)50-59
• 5.1 基于Webots平臺(tái)的機(jī)器人軟件仿真50-55
• 5.1.1 Webots機(jī)器人軟件仿真平臺(tái)介紹50-51
• 5.1.2 機(jī)器人步態(tài)仿真在Webots中的實(shí)現(xiàn)51-54
• 5.1.3 仿真結(jié)果驗(yàn)證54-55
• 5.2 機(jī)器人樣機(jī)試驗(yàn)55-58
• 5.3 本章小結(jié)58-59
• 第6章 總結(jié)與展望59-61
• 6.1 全文總結(jié)59-60
• 6.2 未來(lái)工作展望60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果65

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 方一鳴;李宮胤;李建雄;劉樂(lè);;伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)連鑄結(jié)晶器振動(dòng)系統(tǒng)建模與分析[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2014年11期

2 馬海嘯;龔春英;;負(fù)載電流前饋雙閉環(huán)控制逆變器的研究[J];南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年03期

3 王啟源;阮曉鋼;;獨(dú)輪自平衡機(jī)器人雙閉環(huán)非線性PID控制[J];控制與決策;2012年04期

4 王軍鋒;唐宏;;伺服電機(jī)選型的原則和注意事項(xiàng)[J];裝備制造技術(shù);2009年11期

5 黃巖;謝廣明;楊曉華;王啟寧;王龍;;半被動(dòng)雙足機(jī)器人動(dòng)態(tài)行走的位姿估算[J];北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年04期

6 黃偉忠;宋春華;;永磁交流伺服電機(jī)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)概況[J];微特電機(jī);2009年01期

7 張曉東;王兵樹(shù);張軍偉;;PWM整流器的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真研究[J];電測(cè)與儀表;2009年01期

8 ;Passive walker that can walk down steps:simulations and experiments[J];Acta Mechanica Sinica;2008年05期

9 毛勇;王家^，

本文編號(hào)：470047