两足机器人的simmechanics建模

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1、第21届中国过程控制会议论文，中国杭州，2010年8月两足机器人的SimMechanics建模11赵晓东刘艳娜1（杭州电子科技大学自动化学院浙江杭州310018）（E-mail:xdzhao@hdu.edu.cn,xiaoxi2725813@126.com）摘要：由于机器人数学描述的复杂性,使得在机器人运动学、动力学分析方面显得较为困难，所以大部分两足机器人采用基于模型的控制方法，该方法需要对机器人自身及周围环境建模。在复杂模型下控制器计算的实时性难以保证，控制难度较大，从而限制了机器人的性能。本文使用MATLAB中的SimMechanics工具箱建立两足机器

2、人的电脑模型，并对机器人的整体运动进行了模拟仿真。通过仿真验证了模型的合理性,得到了机器人运动的模拟图，为进一步分析机器人系统的性能提供了依据。关键词：两足步机器人，SimMechanics工具，模型，仿真ModelingofBipedrobotbySimMechanics1,1XiaodongZhaoYannaLiu1(SchoolofAutomation,HangzhouDianziUniversity,HangzhouZhejiang,310018)(E-mail:xdzhao@hdu.edu.cn,xiaoxi2725813@126.com)Abstr

3、act:Itseemsmoredifficulttoanalyzethedynamiccharacterofwalkingrobotbecauseofthecomplexityofmathematicaldescription.Somostbipedrobotsarebasedonthemodelofcontrol,andthismethodneedstomodeltherobotitselfandthesurroundingenvironment.Thereal-timeofthecontroller’scomputingisdifficulttobegua

4、ranteedundercomplexmodel,soit’smoredifficulttobecontrolledandthislimitstherobot'sperformance.Inthispaper,IusetheSimMechanicsofMATLABtoolboxtobuildthecomputermodelofthebipedrobotandconducttherobotoverallsimulationoftherobotmovement.Thereasonableofthemodelisprovedthroughthesimulation,

5、atthesametimeweobtaintherobot'smovementsimulationfigures,anditprovidesabasisforfurtheranalysisoftherobotsystemperformance.KeywordsBipedrobot,SimMechanicsToolbox,Model,Simulation.1引言近年来，仿人形机器人的研究发展迅速，仿人形机器人越来越具有人的特征。研制与人类外观特征类似，具有人类智能、灵活性，并能够与人交流、不断适应环境的仿人机器人一[1]直是人类的梦想之一。19世纪60年代至今，

6、大批研究人员投身于两足机器人的研究之中，[2]特别是近十年，随着各种高技术的迅速发展，这一领域的研究取得了长足的进步。两足步行是生物界难度最高的步行动作，但它具有其它移动方式所无法比拟的优越性。相对于其它移动方式，两足步行是支撑脚离散、交替地接触地面的，可主动选择最佳支撑点，因而受环境的限制少，具有很高的灵活性，而且具有很强的越障能力，行动盲区很少。仿人形机器人模仿人类的行走方式，特别适合在人类的日常生活和工作中，与人友好协调地完成任务。仿人形机器人的两足动态步行研究，正成为机器人领域的一个研究热点，不仅有重要的学术意[3]义，而且有现实的应用价值。两足机器人

7、的机械结构和驱动直接影响其运动速度、功耗和负载；由于两足机器人的腿部机构多为开链机构，机器人关节较多，所以自由度较多。如要实现其稳定、快速的行走，则对多个关节的协调性要求较高，这为机器人的运动学和动力学分析带来了困难。虽然运动学分析可以通过机构的空间变换来求得所需要的结果，但动力学分析却涉及到更多的变量，相关公式的推导也更为复杂，因而通过数学计算来进行机器人的动力学分析实现起来较为困[4][5]难。本文首先进行了机器人直线行走步态下的运动学分析，通过分析所得结果，利用第21届中国过程控制会议论文，中国杭州，2010年8月MATLAB中的SimMechanics

8、工具箱软件建立机器人模型，进而通过模型