双足机器人仿生机构设计与运动仿真

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1、哈尔渡工程大学硕士学位论文摘要双足貘器入莛掇嚣天磅究镁域最蔻滏靛窝嚣之一，它是集辊援、鸯予、计算机、仿生学、多传感器融宙技术及人工智能镣多门学科于一体。双足行走方式县肖最高的灵活性，特别适合于日常环境中与人类协作完成各种任务，在危险环蟪作业领域内具有广阔的应用潜力。因此研究双足机器人具有燕要豹学术价馕和重要的实际意思。实现双足的拟人稳定行走是双足机器人的重要嚣稼之一。麸谚生簧疫窭笈，实瑗稳定羧大运韵步态毒亍走具有重要惑义，在戴主簧研究双足枫器入仿鼙i桃构设计和机构运鞠仿真分柝。分析国内外双足机器人研究领域内的机械结构，驱动方式，自由度分配，功能特性，结

2、合对人的腿部必节及肌肉运动的生联分析，模拟人类关节结构和肌内运鹚形式，设计了二岛豳度的空间并联机构和单皂出度的平面逐杆枧筏，势羯予硬是爨器天傍生荚繁瑷诗，弱嚣建立了这蘧舞凝鞫羲数攀搂羹，求解这辘构运动学正解和递勰，融及分析关节输入输出的静力学关系。莱用Denavit—Hartenberg规则设定双足机器人各个杆件参数及关节转角变燃，建立关节坐标系，得到双足机器人的运动学方程。考虑机器人的稳定行溅的条件，给出了重心点(COG)和零力矩点(ZMP)计嚣斌，分析双足机构的稳定经琢理，褒魏彝运动平嚣内建交乞抒褪穗模登，德捌七耱瓤稳熬控格麓嚣动力学方程袭这式，为

3、梳构设计及步态规划奠定基确。基于双足橇器入疹行运动的设计鬻求，结合人的步态形式，规划了双足枫器人拟人运动步态，设计了在前向平面内的拟人运动步漆图。对步态图中灏键姿态的关节转角滋行数据采集，浆用样条插值和多项式拟合的方法，得到单腿支撵相内的备个关节在关节转动窆越内熬辘透表达装，逶过Matlab／Simulink软磐建立瓣梭傣冀模型，对掰设诗妁步态逶簿遮淤仿真，得弱一组羧入步态。基于Z34P稳定性判据，该避动步态符合稳定性爱求。介绍了双足机器人单腿实验样机，附所设计的=自由度空间并联机构和单自由度平面避枰机构的关节运动进行实验分析，满足关节设计要求，为双足

4、拟人步态的实现奠定基础。关键词：聪慧辘嚣久；仿玺税搦设计；攒天步态；运动仿宾AbstractThebipedroboticsisoneofthemostadvancedbranchesinroboticswhichinvolvesthemechanics、electronics、computer、bionics、multi—sensordatafusion、artificialintelligenceandSOon．Thebipedlocomotionhasthemostmobilitythanotherlocomotionmanners．Especi

5、ally，thebipedrobotissuitabtefordoingcooperationwithhuman，andhasawiderpotentialsubstituteforworkinginhazardconditions．Therefore，theresearchonthebipedrobothasnotonlythehigheracademicvalue，butalsohascomparativeiypracticalsignificance。Itisanimportantaimforbipedrobotinrealizingcontin

6、uouswalkingstably．Frombionicsdesign，researchinrealizinghumanoidwalkinggaitstablyisimportant．ThemaincontentofthatarethebionicsmechanicaldesignandthehumanoidlocomotionanalysiSforthebipedrobot。Ithaddesignedtwodegrees——of——freedomparallelmechanismandonedegree—of-freedomplanarfour—ba

7、rmechanism，withtheanalysisofmechanicalstructure，drivemanner，distributionindegree一0f-静eedom，andcharacteristicoffunctioninthedomainofbipedrobotfromdomesticandoverseasandanalysisofhuman’Slegjointsandmuscle．Itconstructedthemodelofthetwodegrees—⋯of—‘freedomparallelmechanismandOnedegr

8、ee～of—freedomplanarfour—barmechanism，setupthese