發(fā)布時間：2017-04-14 05:03

  本文關(guān)鍵詞：減小仿人機器人后摔傷害的運動規(guī)劃，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：仿人機器人在作業(yè)過程中難以避免摔倒的風(fēng)險,之前的運動規(guī)劃研究中,機器人一旦摔倒因沖擊力過大造成結(jié)構(gòu)損壞而不能繼續(xù)作業(yè),限制了其應(yīng)用范圍。本文針對機器人摔倒后不能繼續(xù)作業(yè)的問題,結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目“仿人機器人多模態(tài)運動與轉(zhuǎn)換理論與方法”,開展減小仿人機器人后摔傷害的研究,達到減小機器人摔倒后沖擊力的問題,進而保護機器人本體結(jié)構(gòu),使其能夠繼續(xù)作業(yè)。主要研究內(nèi)容和成果如下:首先,介紹了仿人機器人摔倒保護的研究目的和意義,總結(jié)分析了國內(nèi)外仿人機器人在摔倒保護方面的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。其次,采用空間矢量法建立了基于浮動基座的仿人機器人動力學(xué)模型,推導(dǎo)了含有腳與地面接觸約束的仿人機器人動力學(xué)方程,為仿人機器人保護與運動控制提供理論依據(jù)。第三,建立了倒立擺飛輪結(jié)合在線姿態(tài)補償?shù)臋C器人后摔模型。提出基于參數(shù)化最優(yōu)控制的保護動作規(guī)劃方法,降低摔倒著地時的沖擊力。針對現(xiàn)有機器人觸地前摔倒保護方法不能進行沖擊力分配的問題,提出了最小腿長伸縮比的概念,分析了最小腿長伸縮比對機器人身體部位沖擊力的影響。第四,針對機器人觸地后存在面面接觸、滑動等因素從而導(dǎo)致數(shù)學(xué)建模困難的問題,本文采用仿生策略模擬人體摔倒觸地后的保護動作序列,進行機器人后摔觸地后的動作規(guī)劃。確定了滿足后摔多點碰撞觸地時緩沖材料的參數(shù)。最后,對提出的理論和算法在Adams動力學(xué)仿真軟件平臺和BHR-6P上進行驗證,驗證本文算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：仿人機器人 后摔保護 倒立擺飛輪 腿長伸縮比 軌跡規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 本文研究的目的和意義9-11
• 1.2 仿人機器人國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.3 仿人機器人摔倒保護研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 仿人機器人動力學(xué)建模20-31
• 2.1 概述20
• 2.2 仿人機器人建模與動力學(xué)方程20-30
• 2.2.1 空間矢量法20-23
• 2.2.2 動力學(xué)建模23-28
• 2.2.3 動力學(xué)方程28-30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 第3章 仿人機器人后摔 - 觸地前軌跡規(guī)劃31-42
• 3.1 概述31
• 3.2 仿人機器人后摔保護策略分析31-32
• 3.3 參數(shù)化控制及強化技術(shù)32-35
• 3.3.1 參數(shù)化最優(yōu)控制器設(shè)計32-33
• 3.3.2 強化技術(shù)33-35
• 3.4 仿人機器人后摔  觸地前軌跡規(guī)劃35-41
• 3.4.1 倒立擺模型35-38
• 3.4.2 倒立擺飛輪模型38-40
• 3.4.3 倒立擺飛輪模型+在線姿態(tài)補償40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 仿人機器人后摔 - 觸地后軌跡規(guī)劃42-53
• 4.1 概述42
• 4.2 觸地后軌跡規(guī)劃42-45
• 4.3 后摔多點接觸必要條件45
• 4.4 多層緩沖結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)分析建模45-49
• 4.5 多層緩沖結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)實驗分析49-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第5章 仿真與實驗53-70
• 5.1 概述53
• 5.2 仿真總體方案53-54
• 5.2.1 仿真環(huán)境構(gòu)建53-54
• 5.2.2 仿真方案設(shè)計54
• 5.3 摔倒仿真分析54-64
• 5.4 摔倒實驗驗證64-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻72-78
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單78-79
• 致謝79

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