可變形六足仿生機器人運動分析與控制研究.pdf

1、近些年，在星際探測、復雜地形的搶險救災、海底作業(yè)、野外監(jiān)測、軍事偵查等特殊危險作業(yè)行業(yè)中，任務難度越來越高，不適合人類去完成，這促使人們不斷研究機器人技術，用機器人代替人類去完成艱巨的任務。本文針對帶有變形關節(jié)的新型六足仿生機器人，深入研究了其單腿運動學、動力學和運動控制及并聯(lián)機身運動學。主要工作如下：
　　（1）利用旋量理論與指數(shù)積方法建立腿部運動學模型并給出了運動學顯式逆解，針對腿部后兩關節(jié)軸線交于一點的特點，結合經(jīng)典消元理論

2、和 Paden- Kahan子問題方法計算其運動學顯式逆解；基于旋量法計算擺動腿的雅可比矩陣，仿真結果驗證了其正確性。
　?。?）為了提高六足機器人腿部控制的平穩(wěn)性、動作快速性，利用五次B樣條曲線進行了關節(jié)空間軌跡規(guī)劃，從而使關節(jié)運動的速度、加速度和脈動連續(xù)。利用B樣條曲線的凸包性把腿部關節(jié)速度與加速度的曲線約束轉化為對曲線控制頂點的約束。
　?。?）當六足機器人處于三足支撐階段時機體為3-URR并聯(lián)機構，利用旋量理論和指數(shù)

3、積方法建立其正運動學模型，利用消元理論和 Paden- Kahan子問題方法建立其逆運動學模型，為進行六足機器人并聯(lián)動力學分析和控制打下基礎。
　　（4）利用Kane動力學分析方法，建立了機器人單個可變形腿的逆動力學模型；可用于單個可變形腿運動控制器的設計；分析了關節(jié)轉動速度和轉動加速度對驅動力矩產(chǎn)生的影響，并分析了各關節(jié)驅動力矩中慣性力矩、向心力矩、哥氏力矩及重力矩所占的比例，分析結果有助于進一步規(guī)劃機構的運動，優(yōu)化機構設計和選