液压四足机器人机构分析及对角稳定步态规划

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 12次 | 上传用户:gm5w56002
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四足机器人承载能力强、稳定性好、机动性高,并且具有轮式机器人难以达到的较强地面适应性的优点,因而,四足机器人未来将被用来完成在许多危险和恶劣环境下的任务,例如在搜索、救灾、核泄漏和排雷等环境。本文以液压四足机器人为研究对象,深入分析了机器人的机构、运动学、动力学和液压系统;基于稳定性理论研究了对角步态,并规划了类椭圆轨迹。主要完成了以下工作:1.分析了液压四足机器人的机构特点和运动学正逆解,规划了复合摆线轨迹。结合对角步态的轨迹规划,通过在ADAMS中进行仿真,分析了机器人的稳定性。2.根据拉格朗日动力学建立了单腿的动力学模型,通过ADAMS模型仿真验证了结果的正确性,并对该模型进行适当的简化。推导并计算了单腿的关节内力,通过仿真模型验证了结果的正确性,为机器人机身的力学分析和机器人动态稳定性的研究提供了重要的力学依据。分析并推导了液压缸的受力情况,为液压机构部分的研究提供了一定的参考。3.分析了液压四足机器人系统油路和足端的最大工作空间。分析了步态参数对流量的影响;结合机器人运动的设计指标,设计了相应步态参数,计算了所需液压源的流量等参数,为机器人的机构改进及油源选择提供了依据。4.结合虚拟腿、线性倒立摆(LIPM)和零力矩点(ZMP)原理,以占空比为0.5的对角步态为基础,在运动相过渡阶段加入四足支撑过程,规划了对角步态轨迹。在支撑相时,用平滑的ZMP轨迹推导出机器人质心轨迹,从而得到支撑相的足端轨迹;在摆动相时,结合椭圆与三次多项式规划了足端摆动相的轨迹,保证位置和速度的连续平滑性。从步态规划的角度上增强了四足机器人的稳定性。
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