四足机器人静态步行建模与仿真研究

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1、国内图书分类号：TP242国际图书分类号：621.3工学硕士学位论文四足机器人静态步行建模与仿真研究硕士研究生：盛明伟导师：陈维山教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2007年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP242U.D.C.:621.3ADissertationfortheDegreeofM.Eng.STUDYONMODELINGANDSIMULATIONOFSTATICWALKINGOFQUADRUPEDROBOTCandidate：ShengM

2、ingweiSupervisor：Prof.ChenWeishanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechatronicsEngineeringDateofOralExamination：July,2007Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要由于四足机器人数学描述的复杂性，使得在四足机器人运动学、动力学分析方面显得较为困难，计算机虚拟仿真技术在该

3、领域的应用为机器人的运动特性分析提供了依据。本文利用ADAMS数字样机软件建立四足机器人的静态步行模型，通过仿真分析，四足机器人静态步行的稳定连续行走能力验证了所建立模型的正确性，其在运动学和动力学方面得到的仿真结果，为下一步四足机器人驱动和控制方案的研究奠定了基础。四足机器人爬行控制的关键是机器人稳定性的判断、步态的选择和关节位置姿态的确定。本文首先阐述了国内外四足机器人的发展过程与研究现状，并通过对四足动物行走步态和对机器人的稳定性理论研究和分析，选择并设计出了四足机器人一种静态步行运动步态。其次，应用矩阵理论，研究了具有特定

4、腿部机构--空间缩放机构的四足机器人关节位置和姿态问题，得出了表示四足步行机器人运动状态的位置姿态、各腿部关节位移量和足的位置这三组变量之间的关系，以及已知任意两组求第三组变量的求解方法。最后，在ADAMS虚拟样机软件上先对一条腿进行仿真，得出仿真结果。然后再建立四足机器人的数字样机模型。仿真过程中，先对腿部施加运动，在能够使四足机器人在运动中完成前面所设计的直线静态步行步态的情况下，再对其进行运动学和动力学仿真，从而得出四足机器人相关各部分的仿真结果。关键词四足机器人；静态步行；运动学；动力学；仿真-I-哈尔滨工业大学工学硕士学

5、位论文AbstractItseemsmoredifficulttoanalyzethedynamiccharacterofwalkingrobotbecauseofthecomplexityofmathematicaldescription.Thevirtualcomputersimulationtechnologyappliedtothisfieldcanprovidethebasisfordynamiccharacteranalysis.Inthispaper,astaticwalkingmodelisbuiltbyADAMS

6、.Throughsimulationanalysis,thecorrectnessofmodelingisprovedbythestabilityandconsecutivewalkingability,theresultofkinematicsanddynamicssimulationsprovideabasefordrivingandcontrolmethodsofquadrupedrobot.Thekeyofquadrupedrobotwalkingcontrolisstability,choiceofgaitandloca

7、tionandgestureofarthrosis.Firstly,thedevelopmentandpresentstatusofquadrupedrobotareformulated,throughthegaitanalysisofquadrupedrobot,andastabilitytheoryresearchaboutquadrupedrobotiscarriedthrough,thenastaticwalkinggaitalongalineisprogrammed.Secondly,throughmatrixtheor

8、ymethodisapplied,andproblemaboutlocationandgestureofquadrupedrobotthisspeciallegstructure--spacezoomstructureisstudied,there