高速重載步行機器人動力學(xué)分析及步態(tài)規(guī)劃.pdf

1、現(xiàn)階段世界各地，自然災(zāi)害、突發(fā)事件和恐怖活動頻發(fā)，威脅著人們的生命財產(chǎn)安全。因此，面對無法預(yù)估的災(zāi)難現(xiàn)場和救援工作，開發(fā)新型移動式并能夠快速且重載的搬運機器人，開展搜救、運輸物資等救援工作成為移動機器人主要研究的課題。本文提出一種輪足復(fù)合式??2-UPS?U&R串并混聯(lián)機構(gòu)的高速重載機器人，其研究目的主要是為了實現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的高速度重載荷搬移及救援等。本文從機器人機構(gòu)、運動學(xué)、動力學(xué)、穩(wěn)定性、步態(tài)規(guī)劃和實驗幾個方面進行研究：
　　

2、首先，根據(jù)機器人步行環(huán)境及行走速度要求，并結(jié)合人體仿生原理，提出輪足復(fù)合式串并混聯(lián)腿部機構(gòu)和內(nèi)外架機體機構(gòu)。在此基礎(chǔ)上提出高速重載的設(shè)計目標(biāo)，并根據(jù)設(shè)定的速度及載荷分析機器人機構(gòu)。作為后續(xù)分析的基礎(chǔ)，對腿部機構(gòu)及機器人整機進行位置分析，并求解腿部機構(gòu)的工作空間。
　　其次，基于上述求解的工作空間及位置分析，對機器人腿部機構(gòu)的雅克比矩陣及各條腿的速度進行求解，并分析高速重載機器人整機的速度。根據(jù)腿部機構(gòu)各桿的速度并結(jié)合拉格朗日方程建

3、立機器人腿部機構(gòu)的動力學(xué)方程。
　　再次，規(guī)劃機器人腿部機構(gòu)的足端軌跡，針對一般情況下足端軌跡及越障情況下足端軌跡兩種情況進行規(guī)劃。并基于機器人靜態(tài)穩(wěn)定性及動態(tài)穩(wěn)定性對高速重載機器人進行步態(tài)規(guī)劃，本文主要進行兩種步態(tài)規(guī)劃，包括對角小跑步態(tài)及機器人越障步態(tài)。
　　最后，基于上述機器人腿部及整機運動學(xué)和動力學(xué)、軌跡及步態(tài)規(guī)劃，對機器人的腿部機構(gòu)及整機進行虛擬樣機仿真，并對該高速重載機器人的電機及電動推桿進行選型，對現(xiàn)有樣機進行軌