基于ADAMS的双足机器人运动学建模及仿真.pdf

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1、机械设计与制造第9期156MachineryDesign&Manufacture2012年9月文章编号：1001—3997(2012)09-0156-03基于ADAMS的双足机器人运动学建模及仿真水售王江勇王基生张俊俊张杰刘罡(西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室，绵阳621010)Kinematic=ModelingandSimulationforBipedRobotBasedonADAMSWANGJiang—yong，WANGJi—sheng，ZHANGJun-jun，ZHANGJie，LIUGang(KeyLaboratoryofTest

2、ingTechnologyforManufaeturingProcessMinistryofEducationSouthwestUniversity．ofScienceandTechnology，Mianyang621010，China)【摘要】由于对环境良好的适应性，双足机器人在各领域具有广泛的应用前景，步s态-规划是其研{究重点之一。基于虚拟样机技术，根据双足机器人的行走步i态-，用D—H齐次坐标变换法建立双足机器人的运动学模型。设定髋部及踝部的运动轨迹，建9．-逆运动学方程，在MATLAB中求出前向和侧向各关{节的运动参数。将求得的参数导入ADA

3、MS中，作为虚拟样机模型的驱动，实现了机器人的静态稳定行{，走。仿真结果与规划的步态基本一致，验证了运动学模型的乓确性，为双足机器人的结构设计和步态规2：划提供了理论依据。。l关键词：双足机器人；齐次变换；步态规划；仿真2}【Abstract】Thebipedrobothasbroadapplicationprospectsinvariousfieldsforitsgoodadaptability《totheenvironment，andg础planningisoneofthefoc~softheresearch．B砸edonthevirtualpro

4、toOping2technology，accordingtothegaitof￡胁6咖edrobot，thekinematicmodelwasestablishedbyusingtheD'H{homogeneouscoordinatetransformation．The’sandankle’smotiontrajectorieswereset，andtheconverse{}kinematicequationsWereestablished．Thel厂。dandlateraljoints’kinematicparameterswet'efiguredo

5、ut《}intheMATLABsoftwog'e．eparameterswereimportedintoADAMS，thedrivefothevirtualprototyp-；}ingmadez，s。thattherob。￡c。uldwalksteadily．Thesimulati。nre“ItswebasicthBs咖ek{；planedgait，whichvet’ifiedthecorrectnessof￡胁kinematicmodel，SOitcanprovidetheor~ticalbasisfore{；structuredesign,andg

6、aitplann。厂thebipedrobots．；；KeyWords：BipedRobot；HomogeneousTransformation；GaitPIanning；siIIiuIationl中图分类号：TH16；TP242文献标识码：A1引言向运动，2x1=2个自由度负责转向。由于是研究机器人在平地上的直线行走，建模时可不考虑两个转向关节自由度。这样，该机器双足机器人是一种外观与人类似，具有移动功能、感知功人腿部就有l6个自由度。能、操作功能、学习能力、自治能力、联想记忆能力、情感交流能力等的智能机器人l】l。与轮式、履带式、爬行式等机器人相比

7、，双足机器人对环境有较好的适应性，可在非结构性地面行走．在一些特定的环境代替人进行作业，完成指定的工作。因此，双足机器人在工业、医学、航天航空、娱乐、服务、日常生活方面都具有广泛的应用前景。某RB_4型机器人机械部分主要包含一个头部、一个躯干、两个手臂、两条腿，全身共21个自由度，其中，手臂8个，腿部l2个，头部1个。每个自由度均由一个舵机进行驱动，如图1所示。以该人形机器人为研究对象，建立双足机器人的数学模型，求解其侧向运动和前向运动。规划了双足机器人完整的行走步态，并将该行走步态在虚拟样机模型中进行了验证。’图IRB--4型机器人Fig．1RB—4

8、Robot2数学模型为描述各杆件之间的相对位置关系，在各关节处建立一个下肢行走机构是双足机器人