機(jī)器人運(yùn)動(dòng)柔順化是機(jī)器人科學(xué)和智能控制領(lǐng)域中重要的研究目標(biāo),也是先進(jìn)制造系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù),它要求機(jī)器人不但能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位和穩(wěn)定運(yùn)動(dòng),同時(shí)還要能夠?qū)崟r(shí)做出調(diào)整動(dòng)作以響應(yīng)外界的條件變化。然而單純依靠位置控制或力矩控制,不考慮外界環(huán)境作用對機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的影響,相關(guān)反饋信息得不到及時(shí)收集和有效處理,無法滿足機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)要求,而現(xiàn)有機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)形式也存在柔性不足、剛性過大和能效偏低等缺點(diǎn),無法有效地生成期望的柔順運(yùn)動(dòng),因此需要采用更為高級(jí)的驅(qū)動(dòng)理論和智能控制策略來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的柔順運(yùn)動(dòng)。相關(guān)研究表明在自然界中經(jīng)過長時(shí)間的進(jìn)化后,人體已經(jīng)形成了一套復(fù)雜的高級(jí)運(yùn)動(dòng)組織系統(tǒng),其中包含的肌肉-骨骼系統(tǒng)能夠保證在運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)基于條件反射的快速響應(yīng)動(dòng)作以及持久穩(wěn)定的節(jié)律行為,并且在高級(jí)神經(jīng)系統(tǒng)的控制下,還能夠根據(jù)環(huán)境條件的信息反饋?zhàn)龀鲞m當(dāng)?shù)闹鲃?dòng)調(diào)整行為,具有很好的運(yùn)動(dòng)自發(fā)性和可控性。因而,可以通過模擬人體的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)形式和動(dòng)作姿態(tài)特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)柔順化。本文首先對SEA串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行介紹,結(jié)合人體Hill型肌肉-肌腱組織模型探索出一種模仿肌肉力學(xué)結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特征的彈性驅(qū)動(dòng)方式...

【文章來源】： 大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
    1.4 本文組織結(jié)構(gòu)
2 仿肌彈性驅(qū)動(dòng)理論與應(yīng)用
    2.1 仿肌彈性驅(qū)動(dòng)模型
        2.1.1 SEA串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器
        2.1.2 仿肌彈性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)
        2.1.3 動(dòng)力學(xué)分析
    2.2 動(dòng)力學(xué)仿真驗(yàn)證
        2.2.1 仿真建模
        2.2.2驅(qū)動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)
    2.3 二自由度仿肌彈性驅(qū)動(dòng)機(jī)器臂
        2.3.1 控制方法
        2.3.2 仿真實(shí)驗(yàn)
    2.4 本章小結(jié)
3 多自由度仿肌彈性驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)
    3.1 人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)建模
        3.1.1 肌肉-骨骼運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)
        3.1.2 神經(jīng)-肌肉-骨骼激勵(lì)系統(tǒng)
        3.1.3 關(guān)節(jié)剛度計(jì)算方法
    3.2 仿人雙足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)建模
        3.2.1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真模型
        3.2.2 機(jī)器人物理樣機(jī)
        3.2.3 模糊PID控制方法
    3.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果
        3.3.1 步行運(yùn)動(dòng)仿真
        3.3.2物理樣機(jī)實(shí)驗(yàn)
    3.4 本章小結(jié)
4 仿肌彈性驅(qū)動(dòng)中非線問題探討
    4.1 單肌驅(qū)動(dòng)非線模型
        4.1.1 生物力學(xué)模型
        4.1.2 輸入-輸出反饋線性化
        4.1.3 模型預(yù)測控制
    4.2 拮抗肌驅(qū)動(dòng)非線模型
        4.2.1 非線動(dòng)力學(xué)模型
        4.2.2 標(biāo)準(zhǔn)化模型
        4.2.3 嚴(yán)格反饋形式
        4.2.4 反演控制
    4.3 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 展望
參考文獻(xiàn)
附錄 A 人體行走速度測量數(shù)據(jù)表
附錄 B 機(jī)器人角度檢測和擴(kuò)展控制電路設(shè)計(jì)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]仿生靈感下的彈性驅(qū)動(dòng)器的研究綜述 [J]. 魏敦文,葛文杰,高濤.  機(jī)器人. 2017(04)
[2]一種基于串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器的柔順機(jī)械臂設(shè)計(jì) [J]. 張秀麗,谷小旭,趙洪福,王昆.  機(jī)器人. 2016(04)
[3]運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)仿真建模軟件LifeMOD和OpenSim的建模比較 [J]. 戎科,錢競光.  南京體育學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(05)
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[5]基于包容球理論的大型槳葉去重平衡的優(yōu)化研究 [J]. 何福本,梁延德,孫捷夫,王治雄,郭超.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2015(11)
[6]基于SEA的機(jī)器人仿肌彈性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)研究 [J]. 何福本,梁延德,孫捷夫,郭超.  中國機(jī)械工程. 2014(07)
[7]串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器力驅(qū)動(dòng)力學(xué)模型和穩(wěn)定性分析 [J]. 馬洪文,王立權(quán),趙朋,俞林.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(11)
[8]磁旋轉(zhuǎn)編碼器在電動(dòng)執(zhí)行器中的應(yīng)用 [J]. 龐杰,李德明,曾碚勇.  沈陽航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(04)
[9]基于模糊PID的助行外骨骼機(jī)器人控制研究 [J]. 鐘翠華,沈林勇,任昭霖,邵文韞.  機(jī)電工程. 2011(07)
[10]雙剛度彈性驅(qū)動(dòng)器力學(xué)特性頻域分析 [J]. 馬洪文,尹博,王立權(quán),尹錚,宋揚(yáng).  中國機(jī)械工程. 2009(09)

博士論文
[1]采用串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器的仿生腿足式機(jī)器人跳躍與自適應(yīng)平衡控制研究[D]. 毛翊超.浙江大學(xué) 2018

碩士論文
[1]小型仿人機(jī)器人的控制與人體動(dòng)作示教研究[D]. 石飛.上海交通大學(xué) 2013
[2]串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器動(dòng)力學(xué)模型及其特性分析[D]. 趙朋.哈爾濱工程大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3481288