四足哺乳動(dòng)物是四足機(jī)器人研究的最佳藍(lán)本,其靈活、柔順和穩(wěn)定的步態(tài)運(yùn)動(dòng)不僅得益于四肢的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng),脊柱在其中也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,加入柔性脊柱單元是進(jìn)一步提高四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活性和穩(wěn)定性的重要措施。然而,脊柱的加入無(wú)疑增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度,使系統(tǒng)具有更高的維度和更強(qiáng)的非線(xiàn)性,因此脊柱關(guān)節(jié)與四肢的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)機(jī)理和運(yùn)動(dòng)控制也成為四足機(jī)器人研究的難點(diǎn)之一。為了揭示脊柱關(guān)節(jié)與四肢的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性及其對(duì)運(yùn)動(dòng)性能的影響,本文以柔性脊柱型四足機(jī)器人為研究對(duì)象,重點(diǎn)圍繞Trot步態(tài)下的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性和運(yùn)動(dòng)控制兩個(gè)問(wèn)題開(kāi)展研究,主要研究思路與內(nèi)容包括以下幾點(diǎn):(1)在犬類(lèi)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性分析的基礎(chǔ)上,提出了能夠統(tǒng)一表達(dá)具有脊柱關(guān)節(jié)的四足運(yùn)動(dòng)的混合動(dòng)力學(xué)模型。先從犬類(lèi)的運(yùn)動(dòng)特性出發(fā),通過(guò)對(duì)肢段運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性的分析獲得了具有兩個(gè)脊柱關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)模型。然后從動(dòng)力學(xué)模型的角度出發(fā),基于彈簧負(fù)載倒立擺模型對(duì)該運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化規(guī)約,根據(jù)步態(tài)運(yùn)動(dòng)的時(shí)序特點(diǎn),通過(guò)連續(xù)動(dòng)力學(xué)方程的建立以及事件判定函數(shù)和狀態(tài)更新函數(shù)的定義,建立了具有脊柱關(guān)節(jié)的四足運(yùn)動(dòng)的混合動(dòng)力學(xué)模型。最后通過(guò)龐加萊映射的構(gòu)建和周期運(yùn)動(dòng)不動(dòng)點(diǎn)的組合尋優(yōu),計(jì)算和分析了Trot步態(tài)...

【文章頁(yè)數(shù)】：146 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1-2BostonDynamics開(kāi)發(fā)的四足機(jī)器人

武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文6有優(yōu)勢(shì)，采用不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)單元和控制方法，實(shí)現(xiàn)了不同的步態(tài)運(yùn)動(dòng)和一定的復(fù)雜地形通過(guò)性實(shí)驗(yàn)。(a)KOLT(b)HyQ(c)HyQ2Max(d)Scout-II(e)Cheetah-cub(f)StarlETH(g)ANYmal(h)MITCheet....

圖1-3動(dòng)步態(tài)運(yùn)動(dòng)的四足機(jī)器人

武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文7walk和Trot步態(tài)的負(fù)載運(yùn)動(dòng)；另外，上海交通大學(xué)采用了與其他高校不同的結(jié)構(gòu)形式，如圖1-4(d)所示，以串并混聯(lián)結(jié)構(gòu)作為腿部主體結(jié)構(gòu)[40]，研制的四足機(jī)器人BabyElephant[41-43]能夠?qū)崿F(xiàn)不同地形的通過(guò)性試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)這一時(shí)期的四足機(jī)器人....

圖1-4國(guó)內(nèi)高校研制的液壓驅(qū)動(dòng)四足機(jī)器人：(a)哈爾濱工業(yè)大學(xué)；(b)山東大學(xué)；

武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文7walk和Trot步態(tài)的負(fù)載運(yùn)動(dòng)；另外，上海交通大學(xué)采用了與其他高校不同的結(jié)構(gòu)形式，如圖1-4(d)所示，以串并混聯(lián)結(jié)構(gòu)作為腿部主體結(jié)構(gòu)[40]，研制的四足機(jī)器人BabyElephant[41-43]能夠?qū)崿F(xiàn)不同地形的通過(guò)性試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)這一時(shí)期的四足機(jī)器人....

圖1-5關(guān)節(jié)直驅(qū)

武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文7walk和Trot步態(tài)的負(fù)載運(yùn)動(dòng)；另外，上海交通大學(xué)采用了與其他高校不同的結(jié)構(gòu)形式，如圖1-4(d)所示，以串并混聯(lián)結(jié)構(gòu)作為腿部主體結(jié)構(gòu)[40]，研制的四足機(jī)器人BabyElephant[41-43]能夠?qū)崿F(xiàn)不同地形的通過(guò)性試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)這一時(shí)期的四足機(jī)器人....

本文編號(hào)：3903089