基于adams双足机器人运动仿真的研究

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1、华北电力大学硕士学位论文摘要飞速发展的科学技术推动着机器人技术的蓬勃发展，机器人的应用领域也在不断的扩大。机器人运动学和动力学研究是双足机器人研究的核心问题。本课题以BIOLOID机器人组装套件为研究平台，在此基础上推导出了双足机器人运动学方程和动力学方程，并采用三步规划法对双足机器人进行合理的步态规划，主要工作包括以下内容：第一，采用D钮avit．H眦enberg法则构建双足机器人运动学模型，推导出了描述相邻连杆之间关于关节矢量的矩阵表达式，并通过链乘法则求解双足机器人的正运动学方程；提出一种高效的逆运动学求解改进算法，该解法具有求解精度高

2、、效率高、冗余解少的特点。第二，对机器人进行了动力学分析，推导出了双足机器人相邻连杆之间关于速度、加速度和转矩的运动关系，并以此为基础建立动力学方程。第三，以零力矩点(ZMP)作为双足机器人步行的稳定性判据，采用三步规划法对双足机器人的静态步行进行步态规划。通过多项式插值求解摆动腿踝关节和髋关节的运动轨迹，再结合机器人逆运动学方程，求解出双足机器人各关节矢量的运动轨迹函数表达式，并由此求解出了双足机器人的zMP实际运动轨迹，最后再通过与理想ZMP轨迹作比对，来逐步改进双足机器人的步行参数，以使得双足机器人能够实现理想的静态步行。第四，在ADA

3、MS中建立双足机器人下肢的简化虚拟样机模型，输入所求得的各关节的运动轨迹，对机器人静态步行进行运动仿真。通过分析仿真实验得出的动态图像和各关节矢量的实验数据，验证步态规划的可行性。关键词：双足机器人；运动学；动力学；步态规划；运动仿真华北电力大学硕士学位论文AbstractWithmedeVelopmentofscience，也ear％ofroboticsapplicationisconstantlyexp勰ding，aIldpm：motiIlgther印iddevelopm髓tofrobotics．硒n锄atics姐dd)rIl锄icsfo

4、rhum趾oidrobotismebasicresearchaIldalsooneofthebestimpon觚tproblemsinthearcaofhmn觚oidrobot．111tllispap％allstIldyw嬲b雒edontheBioloidcompre_hensivekit．Theequationsoff．0刑ardkin蜘【laticsandin、旧湛ekinematicshadbeeIldeduccdonmeb嬲eoftheBioloi‘d，觚dthe缸ee—st印pr0争锄ofhum觚oidrobotgatepI觚山唱h

5、adbeenuSedt0desi伊thegateplaIlning’wllichiIlcludes：Firstly'usingtlleD铋avit—Hanenbergmlesestablishedmekinematicmodel，alldderiVedthedes嘶ptionaboutmejointbet、)l，eenadjacentcoIlIlectinglinksthatwasmatrixesexpressionofrobotleg’skinematics，thenthematrixescontilIuallymultiplywasbei

6、ngusedtosolvetheequationsoff0娜ardkinematics；anewmoreefficientimproVedalgorimmisproposed，thiss01utionhasthesolutionllighprecision，hi曲emciency，lessredundancysolutionfeatllres．Secondly，dyIlamicaJlalySisoftherobot，deducememovementrelationshipthatbetweenthespeeds，accelerations觚d

7、torquesoftllejoints，thenestablishthed)，rIamicequations．Thirdly'usemeZeroMomentPoint(ZMP)asacriteriontoverifythestabilityofrobotwalking．Accordingtothestudyonthehllmans’gait，usingthree．s七epplaIlningmethodforbipedrobotgaitplanning．Basedonmeconstraintandtheprogranlmedtracks，the

8、kinematicsequationsofeachwalkingstagesareavailable．Throu曲thepolyIlomialinte叩olatio