輪足復(fù)合機(jī)器人由于既可以采用輪式實(shí)現(xiàn)快速高效的移動(dòng),又可以采用足式實(shí)現(xiàn)越障行走,具有很好地運(yùn)動(dòng)靈活性和較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力,因此成為當(dāng)下具有較高應(yīng)用價(jià)值和研究?jī)r(jià)值的移動(dòng)機(jī)器人之一。本文致力于研究一款將串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)作為腿部構(gòu)型的輪足復(fù)合機(jī)器人,使其具備較好的運(yùn)動(dòng)性能和較大的承載能力,可用來(lái)幫助人類在危險(xiǎn)、困難的環(huán)境下完成多種任務(wù)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,從仿生學(xué)的角度,確定了機(jī)器人的足數(shù)為4、每條腿的自由度為3,在此基礎(chǔ)上提出了一種基于串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的輪足復(fù)合式機(jī)械腿構(gòu)型,進(jìn)而完成了機(jī)器人整機(jī)的構(gòu)型設(shè)計(jì),并通過自由度分析,確認(rèn)該機(jī)器人能夠滿足行走要求;在對(duì)擺動(dòng)腿進(jìn)行位置分析的基礎(chǔ)上,求解出該腿部機(jī)構(gòu)的工作空間,并分析了各主要參數(shù)對(duì)工作空間性能的影響;通過求解腿部機(jī)構(gòu)的雅可比矩陣條件數(shù),對(duì)該機(jī)械腿的運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行了研究;綜合上述分析,確定了該機(jī)器人的各部分尺寸參數(shù),完成了整機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其次,推導(dǎo)了腿部機(jī)構(gòu)足端點(diǎn)與各驅(qū)動(dòng)單元之間的雅可比矩陣,求解出大腿桿、小腿桿和三個(gè)電動(dòng)推桿質(zhì)心角速度和線速度,以及足端點(diǎn)的速度和加速度;利用軟件建立了腿部機(jī)構(gòu)的仿真模型,對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)聯(lián)合仿真;利用拉格...

【文章頁(yè)數(shù)】：166 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 四足機(jī)器人及輪足復(fù)合機(jī)器人國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 四足機(jī)器人研究現(xiàn)狀
        1.2.2 輪足復(fù)合機(jī)器人研究現(xiàn)狀
    1.3 串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 機(jī)器人CPG控制國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 四輪足步行機(jī)器人構(gòu)型及參數(shù)設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)及整機(jī)構(gòu)型設(shè)計(jì)
        2.2.1 腿部機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)
        2.2.2 腿部機(jī)構(gòu)自由度分析
        2.2.3 整機(jī)構(gòu)型設(shè)計(jì)及自由度分析
    2.3 機(jī)器人虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)
        2.3.1 腿部樣機(jī)設(shè)計(jì)
        2.3.2 整機(jī)樣機(jī)設(shè)計(jì)
    2.4 機(jī)器人位置分析
        2.4.1 腿部機(jī)構(gòu)位置分析
        2.4.2 整機(jī)位置分析
    2.5 腿部機(jī)構(gòu)工作空間分析
        2.5.1 工作空間求解
        2.5.2 各尺寸參數(shù)對(duì)工作空間影響分析
    2.6 腿部機(jī)構(gòu)雅可比矩陣及性能指標(biāo)分析
    2.7 本章小結(jié)
第3章 四輪足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析
    3.1 引言
    3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        3.2.1 廣義速度雅可比矩陣
        3.2.2 各桿件速度分析
        3.2.3 足端點(diǎn)加速度分析
        3.2.4 四輪足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)反解分析
        3.2.5 四輪足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真
    3.3 動(dòng)力學(xué)分析
        3.3.1 四輪足步行機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析
        3.3.2 四輪足步行機(jī)器人整機(jī)動(dòng)力學(xué)分析
        3.3.3 四輪足步行機(jī)器人動(dòng)力學(xué)仿真
    3.4 本章小結(jié)
第4章 四輪足步行機(jī)器人軌跡規(guī)劃與步態(tài)規(guī)劃研究
    4.1 引言
    4.2 四輪足步行機(jī)器人足端軌跡規(guī)劃
        4.2.1 常規(guī)軌跡規(guī)劃
        4.2.2 越障軌跡規(guī)劃
        4.2.3 爬臺(tái)階軌跡規(guī)劃
    4.3 四輪足機(jī)器人穩(wěn)定性研究
        4.3.1 靜態(tài)穩(wěn)定性分析
        4.3.2 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析
    4.4 四輪足步行機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃
        4.4.1 四輪足機(jī)器人慢走步態(tài)
        4.4.2 四輪足機(jī)器人對(duì)角小跑步態(tài)
        4.4.3 四輪足機(jī)器人爬坡及爬臺(tái)階步態(tài)
        4.4.4 四輪足機(jī)器人轉(zhuǎn)彎步態(tài)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于CPG模型的步態(tài)生成與控制
    5.1 引言
    5.2 CPG模型選取及構(gòu)建
        5.2.1 模型選取及參數(shù)分析
        5.2.2 單腿CPG控制模型
        5.2.3 整機(jī)CPG步態(tài)控制模型構(gòu)建
    5.3 行走步態(tài)CPG生成及仿真
        5.3.1 CPG步態(tài)生成及步態(tài)變換
        5.3.2 行走步態(tài)仿真
    5.4 轉(zhuǎn)彎步態(tài)CPG生成及仿真
        5.4.1 原地轉(zhuǎn)彎步態(tài)分析
        5.4.2 彎道轉(zhuǎn)彎步態(tài)分析
        5.4.3 轉(zhuǎn)彎步態(tài)CPG模型及仿真
    5.5 本章小結(jié)
第6章 四輪足步行機(jī)器人單腿樣機(jī)及實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 引言
    6.2 機(jī)器人單腿樣機(jī)系統(tǒng)
        6.2.1 單腿樣機(jī)機(jī)械系統(tǒng)
        6.2.2 單腿樣機(jī)控制系統(tǒng)
    6.3 單腿樣機(jī)實(shí)驗(yàn)研究
        6.3.1 控制系統(tǒng)調(diào)試實(shí)驗(yàn)
        6.3.2 誤差標(biāo)定實(shí)驗(yàn)
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝



本文編號(hào)：3807997