收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于阻抗控制的四足仿生机器人稳定步态理论及实验研究

丁庆鹏  
【摘要】:随着人类对未知环境的不断探索,现有运输设备在非规则路面行进时日渐显露出缺点。因此,各国学者逐渐重视设计并制造一台具备四足动物在自然环境中同样行进能力的机器人。和轮式运输设备相比,四足仿生机器人在崎岖路面和松软地面行进具有很大优越性,是近年来机器人领域研究的热点之一。本文的研究对象是四足仿生步行机器人,主要内容为分析和研究影响四足机器人行走过程稳定性的因素,可分为机器人的运动学与行走稳定性分析、步态规划和足端与环境接触力控制等几个方面。运动学分析对四足机器人的步态拟定、运动参数选择乃至行走控制都具有重要作用,且一般具有在线实时性要求,建立简单且有效的运动学模型对机器人的运动控制具有重要意义。因此,本文首先对四足机器人进行了运动学分析。同时,本文从重心稳定性和机身平衡两个方面来分析机器人的行走稳定性问题,建立了支撑面压力中心坐标方程和四足机器人力学模型,并提出衡量重心稳定性的定量指标。作为一种仿生机器人,四足机器人行走时要尽量符合自然界中四足动物运动的普遍规律,合理的步态拟定可以提高机器人的运动能力,同时降低机器人平衡的控制难度。通过对四足动物运动规律的分析,本文以稳定行走为目标,对所研究的四足机器人运动步态进行规划,同时对机器人在平整坚实路面下以两种不同步态行走时的情况进行仿真研究,并对比了二者在稳定裕度和机身运动柔顺性方面的差别,为机器人行走实验提供理论依据。四足机器人行走过程中的稳定性不仅与稳定裕度有关系,还与足端接触力有着密切的联系。此外,仅采用位置控制也无法满足腿部运动柔顺性对足力的要求。因此,有必要研究足式机器人行走过程中的足力控制方法。论文采用阻抗控制方法对四足机器人足力进行控制,运用仿真手段对机器人行走过程中的足力变化进行分析,同时采用间接自适应阻抗控制方法消除了接触力的稳态误差,并研究了环境刚度变化时以及存在力传感器量测噪声时机器人足力的变化情况,完成了具有较高实时性和可行性的控制器设计。本文同时完成了四足机器人控制系统硬件结构设计和软件设计,并搭建实验平台,验证了所规划机器人步态的合理性,以及足力控制方法的有效性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李杰,韦庆,常文森;基于对象阻抗控制的多机器人协调方法——模型、算法与实验[J];自动化学报;2002年03期
2 温淑焕;机器人模糊神经网络阻抗控制[J];系统仿真学报;2004年11期
3 刘阔;林剑峰;马晓波;陈大明;;阻抗控制在挖掘机器人中的应用与研究[J];CAD/CAM与制造业信息化;2010年05期
4 徐为民,邵诚,柴天佑;一种工业机器手的自适应阻抗控制方法[J];控制与决策;1997年02期
5 吴乐彬;王宣银;;自适应阻抗控制在广义主动加载中的应用[J];航空学报;2008年01期
6 王芳;;自适应阻抗控制算法的仿真实验研究[J];微计算机信息;2009年16期
7 刘丁;作业机械手的阻抗控制研究[J];高技术通讯;1996年02期
8 周玺;尤波;徐绍堂;李东洁;;水轮机修复机器人磨削阻抗控制研究[J];机械工程师;2006年07期
9 杨智勇;曹恒;顾文锦;杨秀霞;凌正阳;;基于跟踪微分器的骨骼服阻抗控制方法[J];华东理工大学学报(自然科学版);2009年06期
10 李杰,韦庆,常文森,张彭;基于阻抗控制的自适应力跟踪方法[J];机器人;1999年01期
11 黄心汉,杜克林,王敏,胡建元;基于阻抗控制的动态装配过程仿真研究[J];自动化学报;2000年02期
12 王捷;刘业超;蒋再男;刘宏;;融合阻抗控制的卫星自维护平台的自主操作[J];华中科技大学学报(自然科学版);2008年09期
13 王芳;杨振;;基于阻抗控制的机器人力控制算法性能分析[J];制造业自动化;2010年09期
14 孙逸翔;陈卫东;;基于运动预测和阻抗控制的未知受限机构操作[J];机器人;2011年05期
15 芦俊,颜景平,陈俊杰;基于自适应阻抗控制的轴孔装配方法[J];控制理论与应用;2003年01期
16 姜力,蔡鹤皋,刘宏;基于滑模位置控制的机器人灵巧手模糊自适应阻抗控制[J];控制与决策;2001年05期
17 孙金凤;姜力;;基于关节力矩传感器的灵巧手指的阻抗控制[J];传感器与微系统;2008年07期
18 刘昱;王涛;范伟;;基于气动肌肉群驱动球关节机器人结构及阻抗控制[J];机械工程学报;2013年15期
19 金英连;王斌锐;吴善强;严冬明;;形状记忆合金丝编织网气动肌肉机构及其阻抗控制[J];控制与决策;2011年10期
20 王洪瑞,吕应权,宋维公;基于物体目标阻抗的多指手协调混合阻抗控制的研究[J];控制理论与应用;1999年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 侯明鑫;仿人灵巧手的EtherCAT通讯系统及阻抗控制研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 周扬;双臂机器人的控制系统建立及阻抗控制研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
3 陈兆芃;多指灵巧手控制系统及阻抗控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 史剑峰;火箭推进剂加注装置优化设计与阻抗控制研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 张善;无极绳运输控制系统研究[D];辽宁科技大学;2016年
3 冯敦超;腱驱动空间多指灵巧手控制技术研究[D];南京航空航天大学;2015年
4 储振;基于力伺服的液压足式机器人单腿阻抗控制的研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
5 丁庆鹏;基于阻抗控制的四足仿生机器人稳定步态理论及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
6 刘翠翠;基于力的气液伺服阻抗控制系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 何银铜;基于位置的气液伺服阻抗控制系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 唐肖云;基于数据手套的灵巧手抓取操作及阻抗控制的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 杨振;基于阻抗控制的机器人柔顺性控制方法研究[D];东南大学;2005年
10 洪坤;灵巧臂柔顺控制技术研究[D];沈阳理工大学;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978