四足機(jī)器人目前正成為足式移動(dòng)機(jī)器人研究的一大主流方向。本文主要面向解決四足機(jī)器人現(xiàn)階段研究中存在的兩個(gè)問(wèn)題,即四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位姿控制問(wèn)題和運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的軌跡跟蹤優(yōu)化問(wèn)題。利用虛擬模型控制和模型預(yù)測(cè)控制的方法,進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模和控制問(wèn)題的相關(guān)研究,主要包括以下幾個(gè)方面:立足于解決目前四足機(jī)器人研究中所面臨的問(wèn)題,充分調(diào)研四足機(jī)器人當(dāng)前的最新研究成果及應(yīng)用前景,并分析總結(jié)現(xiàn)有解決方案中的優(yōu)缺點(diǎn),明確四足機(jī)器人構(gòu)型設(shè)計(jì)方案及其控制算法研究的入手點(diǎn)和必要性。在參考國(guó)內(nèi)外四足機(jī)器人主流構(gòu)型的基礎(chǔ)上,結(jié)合課題要求和實(shí)際情況,設(shè)計(jì)一種全肘式四足機(jī)器人構(gòu)型,采用12個(gè)關(guān)節(jié)伺服電機(jī)和18個(gè)自由度（包括6個(gè)身體自由度和12個(gè)關(guān)節(jié)自由度）。主體結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)度鋁合金和碳纖維材料,利用安裝在機(jī)體頂部和前部多個(gè)視覺(jué)攝像頭,構(gòu)建機(jī)器人基于視覺(jué)的運(yùn)動(dòng)測(cè)量系統(tǒng),足底安裝六維力傳感器,用于接收足底觸地的力信號(hào)。根據(jù)四足機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型的特點(diǎn),提出一種四足機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型化簡(jiǎn)原則,將四足機(jī)器人基體與腿部動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行解耦,并分別推導(dǎo)了基體與腿部機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型,以及四足機(jī)器人足底與地面接觸力模型。最后在動(dòng)力學(xué)... 

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與目的
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 四足機(jī)器人國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 四足機(jī)器人控制方法研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容
第2章 四足機(jī)器人設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)建模
    2.1 引言
    2.2 四足機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.3 四足機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模
        2.3.1 四足機(jī)器人坐標(biāo)系定義
        2.3.2 四足機(jī)器人動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)化
        2.3.3 四足機(jī)器人基體動(dòng)力學(xué)模型
        2.3.4 四足機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型
        2.3.5 四足機(jī)器人足底接觸力模型
    2.4 四足機(jī)器人虛擬樣機(jī)模型
    2.5 本章總結(jié)
第3章 四足機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃
    3.1 引言
    3.2 四足機(jī)器人常用步態(tài)
        3.2.1 Crawl步態(tài)
        3.2.2 Trot步態(tài)
    3.3 足端軌跡規(guī)劃
    3.4 基于觸地信號(hào)的步態(tài)時(shí)序
    3.5 本章總結(jié)
第4章 基于虛擬模型控制的四足機(jī)器人位姿控制
    4.1 引言
    4.2 虛擬模型控制方法原理
    4.3 四足機(jī)器人基體位姿控制
    4.4 四足機(jī)器人腿部運(yùn)動(dòng)控制
        4.4.1 支撐腿阻抗控制
        4.4.2 擺動(dòng)腿虛擬模型控制
    4.5 四足機(jī)器人總體控制結(jié)構(gòu)
    4.6 四足機(jī)器人VMC控制仿真及分析
        4.6.1 Crawl步態(tài)
        4.6.2 Trot步態(tài)
    4.7 路面特性對(duì)于四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)效能的影響分析
        4.7.1 運(yùn)動(dòng)效能定義
        4.7.2 路面摩擦系數(shù)
        4.7.3 路面凸起程度
        4.7.4 路面障礙密集程度
    4.8 本章總結(jié)
第5章 基于模型預(yù)測(cè)控制的四足機(jī)器人軌跡跟蹤控制
    5.1 模型預(yù)測(cè)控制基本原理
    5.2 四足機(jī)器人基于MPC的給定軌跡跟蹤控制
        5.2.1 四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型描述
        5.2.2 MPC控制器設(shè)計(jì)
        5.2.3 仿真結(jié)果及分析
    5.3 本章總結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3693571