本文主要研究内容
作者何淑垒（2019）在《四足移动机器人的球面并联腿机构设计与运动性能研究》一文中研究指出：在大洋底部蕴藏着丰富的矿产资源,但进行人工勘探和开采的难度很大,为更好地适应复杂多变的海底环境,满足海底矿产资源勘探智能化作业的要求,本文设计了一种具有球面并联腿机构的四足移动机器人,并针对该机器人及其腿部的球面并联机构从以下几个方面展开分析和研究:针对机器人腿部的球面并联机构进行运动学和动力学建模,首先运用螺旋理论对机构的自由度进行分析,确定了其基本的运动状况,然后基于代数消元法给出了机构位置正/逆解的数学机械化求解过程,基于影响系数法求出了速度、加速度的影响系数矩阵,最后依据拉格朗日方法求出了机构的动力学方程。分析结果为后续的步态规划和运动控制提供了理论基础。分析了机器人模型的稳定步态和非稳定步态的迈步过程,以及重心投影点(Center of Gravity,COG)和零力矩点(Zero Moment Point,ZMP)的变化规律;然后,计算出了稳定步态过程中的COG点,并且建立了弹簧负载倒立摆(Spring Loaded Inverted Pendulum,SLIP)模型,求出了非稳定步态中的动态方程和ZMP点具体坐标;接着,确定机器人运动轨迹为复合摆线的形式,并且在建立的约束条件的基础上求解出了摆动相和支撑相中足端参考点的运动轨迹方程。最后,根据建立的运动学模型和运动轨迹方程求出了驱动支链的驱动函数,并得到了其函数变化曲线。基于极限边界搜索算法,对机器人并联腿机构的可达工作空间进行了分析和计算,在设定三种约束条件的基础上,运用MATLAB软件得到了其工作空间的三维图形;其次,从机构的边界奇异和内部奇异两个方面对并联腿机构的奇异性进行了计算,得到了机构奇异性存在的位置条件;再次,将雅克比矩阵条件数的倒数作为并联腿机构灵巧度的衡量指标,分析了机构灵巧度的分布特点;最后,基于有限元的分析方法,运用ABAQUS软件分析得到了机构的静态刚度分布特点和多阶模态振型图。对建立的运动学和动力学模型进行了对比验证,结果表明通过理论模型得到的参数变化曲线与虚拟样机仿真得到的参数曲线基本上吻合,验证了理论模型的正确性,精确的运动学和动力学模型为控制系统搭建提供了理论依据。然后,在MATLAB/Simulink上搭建PID控制系统,并且与ADAMS并联腿机构模型进行联合仿真,并且确定了最佳的PID控制参数,使得控制系统的具有最优的动态响应性能和最小的轨迹跟踪误差。最后,加工组装了机器人的实验样机并搭建了运动控制系统,对其单腿迈步运动进行了实验研究,结果表明机器人的单腿迈步运动性能稳定,实际工作状态良好。
Abstract
zai da xiang de bu wen cang zhao feng fu de kuang chan zi yuan ,dan jin hang ren gong kan tan he kai cai de nan du hen da ,wei geng hao de kuo ying fu za duo bian de hai de huan jing ,man zu hai de kuang chan zi yuan kan tan zhi neng hua zuo ye de yao qiu ,ben wen she ji le yi chong ju you qiu mian bing lian tui ji gou de si zu yi dong ji qi ren ,bing zhen dui gai ji qi ren ji ji tui bu de qiu mian bing lian ji gou cong yi xia ji ge fang mian zhan kai fen xi he yan jiu :zhen dui ji qi ren tui bu de qiu mian bing lian ji gou jin hang yun dong xue he dong li xue jian mo ,shou xian yun yong luo xuan li lun dui ji gou de zi you du jin hang fen xi ,que ding le ji ji ben de yun dong zhuang kuang ,ran hou ji yu dai shu xiao yuan fa gei chu le ji gou wei zhi zheng /ni jie de shu xue ji xie hua qiu jie guo cheng ,ji yu ying xiang ji shu fa qiu chu le su du 、jia su du de ying xiang ji shu ju zhen ,zui hou yi ju la ge lang ri fang fa qiu chu le ji gou de dong li xue fang cheng 。fen xi jie guo wei hou xu de bu tai gui hua he yun dong kong zhi di gong le li lun ji chu 。fen xi le ji qi ren mo xing de wen ding bu tai he fei wen ding bu tai de mai bu guo cheng ,yi ji chong xin tou ying dian (Center of Gravity,COG)he ling li ju dian (Zero Moment Point,ZMP)de bian hua gui lv ;ran hou ,ji suan chu le wen ding bu tai guo cheng zhong de COGdian ,bing ju jian li le dan huang fu zai dao li bai (Spring Loaded Inverted Pendulum,SLIP)mo xing ,qiu chu le fei wen ding bu tai zhong de dong tai fang cheng he ZMPdian ju ti zuo biao ;jie zhao ,que ding ji qi ren yun dong gui ji wei fu ge bai xian de xing shi ,bing ju zai jian li de yao shu tiao jian de ji chu shang qiu jie chu le bai dong xiang he zhi cheng xiang zhong zu duan can kao dian de yun dong gui ji fang cheng 。zui hou ,gen ju jian li de yun dong xue mo xing he yun dong gui ji fang cheng qiu chu le qu dong zhi lian de qu dong han shu ,bing de dao le ji han shu bian hua qu xian 。ji yu ji xian bian jie sou suo suan fa ,dui ji qi ren bing lian tui ji gou de ke da gong zuo kong jian jin hang le fen xi he ji suan ,zai she ding san chong yao shu tiao jian de ji chu shang ,yun yong MATLABruan jian de dao le ji gong zuo kong jian de san wei tu xing ;ji ci ,cong ji gou de bian jie ji yi he nei bu ji yi liang ge fang mian dui bing lian tui ji gou de ji yi xing jin hang le ji suan ,de dao le ji gou ji yi xing cun zai de wei zhi tiao jian ;zai ci ,jiang ya ke bi ju zhen tiao jian shu de dao shu zuo wei bing lian tui ji gou ling qiao du de heng liang zhi biao ,fen xi le ji gou ling qiao du de fen bu te dian ;zui hou ,ji yu you xian yuan de fen xi fang fa ,yun yong ABAQUSruan jian fen xi de dao le ji gou de jing tai gang du fen bu te dian he duo jie mo tai zhen xing tu 。dui jian li de yun dong xue he dong li xue mo xing jin hang le dui bi yan zheng ,jie guo biao ming tong guo li lun mo xing de dao de can shu bian hua qu xian yu xu ni yang ji fang zhen de dao de can shu qu xian ji ben shang wen ge ,yan zheng le li lun mo xing de zheng que xing ,jing que de yun dong xue he dong li xue mo xing wei kong zhi ji tong da jian di gong le li lun yi ju 。ran hou ,zai MATLAB/Simulinkshang da jian PIDkong zhi ji tong ,bing ju yu ADAMSbing lian tui ji gou mo xing jin hang lian ge fang zhen ,bing ju que ding le zui jia de PIDkong zhi can shu ,shi de kong zhi ji tong de ju you zui you de dong tai xiang ying xing neng he zui xiao de gui ji gen zong wu cha 。zui hou ,jia gong zu zhuang le ji qi ren de shi yan yang ji bing da jian le yun dong kong zhi ji tong ,dui ji chan tui mai bu yun dong jin hang le shi yan yan jiu ,jie guo biao ming ji qi ren de chan tui mai bu yun dong xing neng wen ding ,shi ji gong zuo zhuang tai liang hao 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自山东大学的何淑垒，发表于刊物山东大学2019-07-16论文，是一篇关于球面并联腿机构论文,四足移动机器人论文,步态规划论文,运动性能论文,山东大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自山东大学2019-07-16论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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