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双腿步行机器人能模仿人类的行走方式,适合在人类日常生活和工作中,与人协调完成任务。双腿步行机器人的研究正成为机器人领域的一个研究热点。生物医学康复领域研究用微处理器控制的智能假肢来代偿残疾人残缺的肢体。把高级智能假肢——智能仿生腿引入到双腿行走机器人研究中来,必将促进行走机器人的研究。人类正常行走情况下,双腿对称。但在特殊情况下,如下肢残疾、崴脚等情况下,双腿可在不对称情况下行走。异构双腿行走机器人(Biped Robot with Heterogeneous Legs,BRHL)是一种新型的机器人模式,它从改进双腿行走机器人行走拟人特性,为智能假肢提供一个研究平台等角度出发,是双腿行走机器人与智能假肢研究的集成。本文在阐明异构双腿行走机器人研究意义、内容及研究现状的基础上,对异构双腿行走机器人的系统组成进行了介绍,并对其中的智能仿生腿中的一些最为基础和关键的问题,主要是半主动控制膝关节阻尼器的数学模型,控制系统和软件平台的搭建,步态规划与步态数据处理方法等进行论述,具体有以下内容:
在阐述了目前磁流变阻尼器建模方法的基础上,本文提出了修正的Signloid建模方法,并通过试验方法进行了验证。
设计了基于磁流变阻尼器半主动控制的智能仿生腿膝关节控制方案;并且在PC平台上设计实现了机器人控制系统。
通过对人类一般行走步行规律的分析,设计了BRHL步态规划方法;论述了步态数据的建立、数据处理策略以及插值方法;并基于虚拟样机对机器人进行了步态仿真。
论述了虚拟样机联合仿真的概念和方法,通过联合控制仿真平台对机器人进行了步态和控制仿真。在实物样机上,对机器人的摆动相、行走做了一系列的试验。