液压驱动双足机器人的稳定性控制方法研究

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双足机器人具有环境适应性能力强、具有类人形的外表、具备较强的运动能力等特点,是目前机器人研究领域比较热门的问题之一,国内外众多的研究机构及团体先后投身于此项研究之中。双足机器人的研究重点在于运动过程中的稳定性控制方法,由于双足机器人结构比较复杂,想要实现快速稳定的行走,就必须要有非常好的控制思想以及策略。本论文就在现有的双足机器人平台的样机基础上,开展关于双足机器人稳定性控制方法的研究。主要内容:(1)对所用的双足机器人样机进行详细的了解以及分析,包括其驱动方式、自由度问题以及机械结构参数等。然后在此基础上,求解其数学模型。基于D-H坐标系方法建立基于躯干固定坐标系的双足机器人正向运动学模型,获得各个关节旋转中心的相对位置参数。在正向运动学的基础上,利用几何约束的方法实现机器人逆运动学的求解,并建立了其足端运动轨迹与机器人关节转角的关系。(2)针对双足机器人的稳定性控制方法进行相关的研究。首先利用三次多项式插值的方法完成传统的双足机器人步态规划。提出了两种不同的控制方法一基于ZMP信息以及基于躯干的姿态信息的控制策略。并分别对这两种方法进行了具体的分析。最后对这两种方法在ADAMS仿真环境进行了仿真实验,并在此基础上对它们在多个方面进行了比较分析,找出了其异同点。(3)分析、研究机器人动力学问题。首先介绍了相关的数学基础—雅克比矩阵、角动量、惯性张量等。然后根据Lagrange方法求解正向模型,以此可以求得一个确定的方程公式来表示双足机器人的动力学方程。针对逆动力学问题,采用Newton-Euler方程的方法,重点分析了Newton-Euler方程的计算流程以及计算方法。(4)实验验证。对之前所提出的基于躯干的多种姿态信息的策略方法进行了验证。实验表明,采用此方法可以有效的提高机器人行走过程中的稳定性。
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