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《上海交通大学》 2008年
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双足机器人步行仿真与实验研究

史耀强  
【摘要】: 仿人机器人是一个热门的研究领域,汇集了计算机、电子、通信、自动控制、传感器等多各领域的尖端技术,代表了机电一体化的最高成就。双足机器人是仿人机器人研究的基础,关节众多、结构复杂,有必要在物理样机制造之前,建立一套虚拟原理样机系统。本文以双足机器人为研究对象,主要做了以下几方面的工作。 首先,回顾和总结了仿人机器人的研究历史和发展现状,对国内外各主要研究机构设计的仿人机器人进行了分析和对比,并介绍了本文研究的主要内容。 接着,根据人体结构比例给出了双足机器人机构设计方案,主要包括髋关节、膝关节、踝关节和脚部的设计。为了使所设计的机器人能够模拟人的动作,参考人的各个关节运动范围,定义了机器人各个关节角的运动范围。 其次,由于仿人机器人大部分的重量集中在上半身,因此可以把机器人看作是一个倒立摆,根据机器人的结构特点,对机器人采用倒立摆原理进行了离线的步态规划,并通过ZMP判定准则验证了步态的稳定性。 再次,利用动力学仿真软件ADAMS建立了双足机器人的虚拟样机,利用Matlab中的Simulink工具箱建立了机器人的控制系统,通过ADAMS/Controls接口模块实现了两者的联合仿真,验证了步态规划、控制算法的有效性,并得到了机器人在步行过程中各个关节的力矩变化曲线,为选择电机、减速器等部件提供了依据。 最后,搭建了双足机器人的实验平台,并在上面进行了单关节调试、多关节调试、下地步行与其它规划动作调试等实验,实验中机器人各关节达到了较高的伺服精度,整体运行协调、平稳,取得了良好的实验效果,并对试验结果进行分析并给出了系统存在的不足和改进意见。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP242

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 肖鹏;吴飞;杨前禄;陈幼平;;基于变长倒立摆模型的双足机器人爬楼梯步态规划[J];机械与电子;2011年11期
2 肖鹏;杨前禄;吴飞;陈幼平;;基于遗传算法的双足机器人性能优化[J];武汉理工大学学报;2011年08期
3 刘国钰;林喆;;基于单片机的Biped型机器人设计与控制方法研究[J];中国新技术新产品;2013年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 许云;服装展示用仿人机器人的步态规划[D];武汉纺织大学;2011年
2 丁一;仿人足球机器人运动规划方法研究[D];武汉纺织大学;2012年
3 刘健;双足步行机器人步态分析与动力学研究[D];华东理工大学;2012年
4 李忠智;经典倒立摆模型在双足步行机器人系统中的应用[D];西南大学;2009年
5 王延飞;ROBONOVA-1型机器人的步态规划研究[D];西华大学;2009年
6 陈斌;基于PID算法的电液比例阀控制系统研究[D];长沙理工大学;2012年
7 李志兵;机器人行走仿真与控制研究[D];西南交通大学;2012年
8 付金海;仿人机器人机构设计与步行仿真[D];东北大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 谢涛,徐建峰,张永学,强文义;仿人机器人的研究历史、现状及展望[J];机器人;2002年04期
2 何冬青,马培荪;四足机器人动态步行仿真及步行稳定性分析[J];计算机仿真;2005年02期
3 王斌锐;金英连;徐心和;;仿生膝关节虚拟样机与协同仿真方法研究[J];系统仿真学报;2006年06期
4 宁芊;殷国富;徐雷;;机电系统虚拟样机协同建模与仿真技术研究[J];中国机械工程;2006年13期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 柯显信;仿人形机器人双足动态步行研究[D];上海大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 胡洪志;仿人步行机器人的运动规划方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
2 戚开诚;仿人形机器人机构设计[D];河北工业大学;2004年
3 李建;双足机器人的倒立摆模型及其控制研究[D];山东大学;2005年
4 杨以明;双足步行机器人仿真[D];清华大学;2005年
5 李季;基于虚拟样机技术的小型仿人机器人的设计与研究[D];哈尔滨工业大学;2005年
6 王超;类人机器人上肢体的设计与动力学仿真[D];上海交通大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余震;沈琛林;陈雪辉;;基于ADAMS的行星减速器运动学仿真研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2009年05期
2 杨义;孔晓玲;尹成龙;;高等农业院校机械制造课程教学改革研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年05期
3 张海芸;张宏文;阎金刚;;胶棒滚筒式采棉机棉箱的建模与仿真[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年21期
4 王玉;高桂仙;富国亮;;虚拟样机技术的应用研究[J];安徽农业科学;2009年24期
5 樊爱琼;;基于空气弹簧的农用机车物理减震仿真研究[J];安徽农业科学;2010年15期
6 王玉;;水稻插秧机分插机构的轨迹规划和运动仿真[J];安徽农业科学;2011年15期
7 汪雨萌;钱桦;谭月胜;周满平;;五自由度采摘机械臂运动学通用算法应用[J];安徽农业科学;2012年03期
8 李树峰;马永平;何磊;曹卫彬;周亚立;刘向新;赵岩;何义川;;基于ADAMS的钳夹式精量穴播器的设计与仿真分析[J];安徽农业科学;2012年14期
9 曹默;景作军;孙德辉;;基于ADAMS的隔爆云台运动学与动力学仿真[J];北方工业大学学报;2010年01期
10 赵玉侠;高德文;何广平;;轮式移动机器人在圆形管道中的运动学建模与仿真分析[J];北方工业大学学报;2010年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王诗虎;孙营;杨宇;杨玉良;董华东;;超级单胎牵引车振动仿真分析与优化[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 赵静一;张建福;程斐;杨帆;;基于ADAMS自行式框架车转向机构的优化设计[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
3 崔博文;陈剑;陈心昭;;工业机器人在噪声测量上的应用研究?[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
4 宋宇;郑泉;陈黎卿;;基于ADAMS/Car Ride车辆平顺性仿真研究[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
5 胡英;吴德烽;;一种柔性检测机器人的运动学研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 方浩;李路;贾睿;窦丽华;;考虑地面影响因素的轮式机器人轨线跟踪控制联合仿真[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 张豫南;王双双;张健;宋杰;;基于虚拟样机的全方位移动平台运动控制研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
8 付鹏;唐辉;;隔膜泵动态仿真分析技术[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
9 迟媛;余嘉;蒋恩臣;;基于ADAMS的动力差速式转向机构的运动学仿真[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
10 何剑南;王金武;王金峰;;全等椭圆齿轮行星系扎穴机构的机理分析与设计[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
2 孙建;基于外骨骼机器人技术的人体手臂震颤抑制关键技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
3 梁桥康;特殊应用的多维力/力矩传感器研究与应用[D];中国科学技术大学;2010年
4 童伟;整体耦合式消扭悬架系统原理及其运动学和动力学研究[D];华南理工大学;2010年
5 杨陈;低噪声轻量化单缸柴油机的虚拟设计技术研究[D];浙江大学;2009年
6 周巍;煤矿井下搜救探测机器人的路径规划及轨迹跟踪控制研究[D];太原理工大学;2011年
7 刘向东;24kV永磁机构真空断路器关键技术研究[D];沈阳工业大学;2010年
8 霍娜;轻型客车悬架系统建模及可靠性试验方法优化[D];吉林大学;2011年
9 唐志国;机械臂操作柔性负载系统分布参数建模与控制方法研究[D];吉林大学;2011年
10 李大奇;叶片双面磨抛系统及路径规划研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汪步云;水下作业机械手抓取力伺服控制的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 雷云云;基于被动式四足机器人的运动学及动力学分析[D];山东科技大学;2010年
3 詹峰;井下煤仓清仓机器人机械臂结构设计与新型清仓技术研究[D];山东科技大学;2010年
4 郑灿东;输电线路除冰机器人控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
5 于张喜;立式刨切机机构设计优化[D];山东科技大学;2010年
6 吴小旺;液压支架机液联合仿真与液压控制系统分析[D];山东科技大学;2010年
7 孙晓红;小口径深井救援机器人的设计研究[D];山东科技大学;2010年
8 陈斌;PJR-2X型喷浆机器人交互式虚拟样机系统开发[D];山东科技大学;2010年
9 王禹;双质量飞轮扭转疲劳试验台的研究[D];长春理工大学;2010年
10 方明辉;基于秧针静轨迹的非圆齿轮行星系分插机构设计及性能分析[D];浙江理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 管贻生,胡懋仁;机器人能象人吗?——从技术革命的观点看机器人的发展[J];北京航空航天大学学报(社会科学版);1999年03期
2 周云龙,项龙江,徐心和;双足机器人的滑模控制[J];东北大学学报;2003年09期
3 周华平,冯金光;仿人步行机器人机构设计[J];电测与仪表;2005年02期
4 韩亚丽;王兴松;罗翔;;双足机器人稳定行走步行模式的研究[J];东南大学学报(自然科学版);2009年02期
5 韩壮志,李伟,王田苗,张玉茹,何永强,赵志文;方便易用的功放集成电路LMD18245[J];电子技术应用;2000年04期
6 郭宏广 ,冯开林;工程机械电液比例阀的特点及其应用研究[J];工程机械;2003年05期
7 王强,纪军红,强文义,傅佩琛;基于自适应模糊逻辑和神经网络的双足机器人控制研究[J];高技术通讯;2001年07期
8 马宏绪,张彭,张良起;两足步行机器人研究[J];高技术通讯;1995年09期
9 谭林;鲁守银;刘存根;张伟;;小型仿人机器人的设计及步态规划[J];电子设计工程;2009年08期
10 臧庆凯;李春贵;闫向磊;;基于MATLAB的PUMA560机器人运动仿真研究[J];广西科学院学报;2010年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 柯显信;仿人形机器人双足动态步行研究[D];上海大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邢印姣;电液比例同步控制系统研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 胡洪志;仿人步行机器人的运动规划方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
3 姜培玉;两足机器人动态步行研究[D];西北工业大学;2004年
4 王建文;仿人机器人运动学和动力学分析[D];国防科学技术大学;2003年
5 徐凯;仿人机器人步态规划算法及其实现研究[D];清华大学;2004年
6 何芝强;PID控制器参数整定方法及其应用研究[D];浙江大学;2005年
7 李建;双足机器人的倒立摆模型及其控制研究[D];山东大学;2005年
8 雍安姣;基于先进超声波电机的精密定位技术[D];天津大学;2005年
9 杨以明;双足步行机器人仿真[D];清华大学;2005年
10 杨庆;仿人机器人实时运动规划方法研究[D];国防科学技术大学;2005年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 葛壮;仿人足球机器人的研究与控制[D];南京信息工程大学;2011年
2 黄沛鑫;多种环境下仿人机器人二足步行方法研究[D];华南理工大学;2011年
3 姜俊;自适应脑机接口控制系统研究[D];国防科学技术大学;2011年
4 赵正华;双足机器人力传感器仿真及平衡检测研究[D];大连交通大学;2011年
5 赵之光;基于SVM的双足机器人步态自学习控制方法[D];广东工业大学;2012年
6 徐汝龙;一种穿戴式下肢康复机器人的步态规划及康复策略[D];西华大学;2012年
7 刘毅;一种新型拟人机械腿的性能研究[D];浙江工业大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高峰,秦翼鸿;基于模糊神经网络的模糊控制器综合优化设计──Ⅰ.设计方法[J];电力系统自动化;1996年07期
2 陆军,张秀梅,李殿璞,华克强;CMAC神经网络模糊控制器设计[J];电子技术应用;2000年07期
3 王强,纪军红,强文义,傅佩琛;基于自适应模糊逻辑和神经网络的双足机器人控制研究[J];高技术通讯;2001年07期
4 马宏绪,张彭,张良起;两足步行机器人研究[J];高技术通讯;1995年09期
5 李元宗,王学信;双足机器人动态步行稳定的判据[J];固体力学学报;1992年04期
6 张永学,麻亮,强文义,付佩琛;基于地面反力的双足机器人期望步态轨迹规划[J];哈尔滨工业大学学报;2001年01期
7 刘志远,戴绍安,裴润,张铨,傅佩琛;零力矩点与两足机器人动态行走稳定性的关系[J];哈尔滨工业大学学报;1994年01期
8 万太平,曾文华;小脑模型神经网络研究和发展综述[J];杭州电子工业学院学报;2003年01期
9 绳涛,马宏绪,王越;仿人机器人未知地面行走控制方法研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2004年S1期
10 蒙运红,傅祥志;两足步行机器人动态步行规划及仿真[J];华中理工大学学报;1999年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 张焕;六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真[D];西安理工大学;2004年
2 杨达毅;6R型工业机器人的运动学研究[D];吉林大学;2005年
3 谷鸣宇;六自由度机械手运动学、动力学分析及计算机仿真[D];吉林大学;2005年
4 陈雷;五自由度机械手的运动学和动力学分析[D];河北工业大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贺廉云;;双足机器人的行走模型及步态规划[J];信息技术与信息化;2008年02期
2 周云松;裴以建;余江;池宗琳;;双足行走机器人步态轨迹规划[J];云南大学学报(自然科学版);2006年01期
3 张勇;许东来;;小型双足步行机器人的步态规划[J];计算机仿真;2010年11期
4 许艳惠;;一种双足机器人的步态规划研究[J];核电子学与探测技术;2010年04期
5 李龙澍;王唯翔;王凡;;基于三维线性倒立摆的双足机器人步态规划[J];计算机技术与发展;2011年06期
6 董金波;;双足机器人步态规划与运动学仿真研究[J];机械与电子;2011年07期
7 张博;杜志江;孙立宁;董为;;双足步行机器人步态规划方法研究[J];机械与电子;2008年04期
8 梁青;宋宪玺;周烽;王永;;基于ADAMS的双足机器人建模与仿真[J];计算机仿真;2010年05期
9 谭林;鲁守银;刘存根;张伟;;小型仿人机器人的设计及步态规划[J];电子设计工程;2009年08期
10 李建;陈卫东;王丽军;杨军;李慕君;;不平整地面上双足机器人的步态控制[J];东南大学学报(自然科学版);2009年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 汤哲;孙增圻;;双足机器人的轨迹生成[A];马斯特杯2003年中国机器人大赛及研讨会论文集[C];2003年
2 薛力军;刘国良;麻亮;强文义;;基于新型仿人双足机器人的步态规划研究[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
3 杨鹏;孔鑫;赵奇;陈贺;;基于混合编码遗传算法的双足机器人步态规划[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
4 李建;陈卫东;王丽军;杨军;李慕君;;不平整地面上双足机器人的步态控制[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第五分册)[东南大学学报(增刊)][C];2009年
5 曹恒;郑星钢;蒋辉杰;;软件协同动力学仿真在结构系统分析中的应用[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年
6 吴坛辉;史加贝;洪嘉振;刘铸永;;国际空间站伸展式柔性翼展开动力学仿真[A];第七届全国多体系统动力学暨第二届全国航天动力学与控制学术会议会议论文集[C];2011年
7 任卫群;吴义忠;陈立平;;空间对接机构中结构锁的动力学仿真[A];'2000系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2000年
8 刘明;;导弹飞行过程动力学仿真[A];北京力学会第14届学术年会论文集[C];2008年
9 苏剑波;;基于事件的仿人机器人步态规划[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
10 周珂;冯帅;孙增圻;华芳;徐正光;;仿人机器人步态模型的抗干扰分析[A];2007年足球机器人大会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;Sony QRIO能跑能跳能投的机器人[N];中国计算机报;2004年
2 刘培香;我国首个双足足球机器人问世[N];中国航天报;2004年
3 本报记者 胡轶坤;归根结底要自主创新[N];中国汽车报;2005年
4 陈翔;Cell“越界”[N];中国计算机报;2007年
5 李春晓通讯员 闫考;重磅出击 徐工科技推出系列小挖产品[N];中国交通报;2007年
6 本报记者 聂翠蓉;我是机器,我像人[N];科技日报;2006年
7 周敢普;超大型充气机械搅拌式浮选机研制成功[N];科技日报;2008年
8 母晓洁;索尼娱乐机器人: 寂寞高手江湖独舞[N];中国电子报;2003年
9 新华社记者 贾永 中央人民广播电台记者 王握文;殷切的关怀 可喜的成就[N];人民日报;2003年
10 毛彦;同济大学陆正刚获第十六届“茅以升铁道科技奖”[N];科技日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱晓光;双足机器人步态与路径规划研究[D];华北电力大学;2012年
2 彭胜军;双足机器人跑步运动稳定性分析与协调控制技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 周雪峰;六自由度双足机器人步行研究[D];华南理工大学;2011年
4 王企远;步行康复训练机器人助行腿的步态规划与运动控制[D];上海大学;2011年
5 刘成军;双足机器人欠驱动动态步行仿人运动控制研究[D];重庆大学;2011年
6 敬成林;双足机器人稳定行走的仿人预测控制方法研究[D];重庆大学;2011年
7 张佩杰;欠驱动双足机器人行走步态建模与动态行走控制策略研究[D];吉林大学;2010年
8 王四一;SP-70型全液压顶驱系统动力学仿真分析[D];吉林大学;2012年
9 裴胤;基于WIDSS的火箭发射装置虚拟样机设计及动力学仿真[D];南京理工大学;2002年
10 刘丽梅;被动动态行走双足机器人的稳定性分析与控制研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 史耀强;双足机器人步行仿真与实验研究[D];上海交通大学;2008年
2 余朝举;基于虚拟样机技术的双足步行机器人设计与研究[D];北京邮电大学;2009年
3 黄春林;双足机器人步态规划研究[D];广东工业大学;2011年
4 杨艳军;双足机器人本体设计及步态规划[D];西华大学;2011年
5 王超;类人机器人上肢体的设计与动力学仿真[D];上海交通大学;2007年
6 王超;仿人双足机器人动步行步态规划理论研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 朱道宏;双足机器人步行姿态跟踪控制方法研究[D];西安科技大学;2011年
8 徐增丙;自动立式吊具的动力学仿真及其结构优化[D];武汉科技大学;2005年
9 王逢全;基于虚拟样机技术的液压脱钩器仿真及优化[D];大连理工大学;2006年
10 李云召;新型捣稳一体化技术的研究[D];中南大学;2008年
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