基于SIMMECHANICS的四足步行机器人建模与控制系统设计

基于SIMMECHANICS的四足步行机器人建模与控制系统设计

论文摘要

步行机器人研究的出发点是模仿动物的步态。由于步行机器人数学描述的复杂性,使得对机器人运动学、动力学分析显得较为困难,因而大部分四足步行机器人采用基于模型的控制方法。该方法需要对机器人自身及周围环境建模。步行机器人的性能在很大程度上取决于步行机器人的机械结构,在复杂模型下控制器计算的实时性难以保证,控制难度较大,从而限制了机器人的性能。所以在对步行机器人运动结构设计时,必须考虑运动的灵活性、负载、能耗及稳定性等问题。本文结合四足步行机器人的研究课题,对步行机器人开链机构和闭链机构进行对比,并对机器人进行运动学分析。针对四足步行机器人的稳定性问题,通过分析对比各种步态,选择了静态稳定步态方式。参照步行机器人的实际机械结构,结合四足机器人的机体结构、腿部结构及机体的运动性能,建立了四足步行机器人腿部和机体的SimMechanics电脑模型。通过对SimMechanics模型的建立及仿真结果的分析,验证了模型的合理性,为进一步分析机器人系统的性能提供了理论依据。最后在模型分析的基础上,本文选择Propeller多处理器芯片作为整个控制系统的控制器,实现了四足步行机器人的静态稳定步态。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 四足步行机器人研究状况
  • 1.2 四足步行机器人存在的问题
  • 1.3 本文主要工作和论文安排
  • 1.4 本章小结
  • 第2章 四足步行机器人机构对比分析
  • 2.1 四足步行机器人机构分析
  • 2.2 腿部机构对比
  • 2.3 平面连杆机构特点总结
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 步行机器人运动学分析
  • 3.1 四足步行机器人坐标系分析
  • 3.2 四足步行机器人运动学分析
  • 3.3 本章小结
  • 第4章 四足机器人稳定性分析与步态规划
  • 4.1 步行机器人单腿模型分析
  • 4.2 四足步行机器人稳定步态参数及稳定性分析
  • 4.3 步态分析
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 四足机器人的SIMMECHANICS模型建立
  • 5.1 引言
  • 5.2 四足步行机器人运动分析
  • 5.3 SIMMECHANICS的四足步行机器人建模
  • 5.4 模拟验证与结果分析
  • 5.5 本章小结
  • 第6章 四足步行机器人硬件系统设计
  • 6.1 设计要求
  • 6.2 机器人伺服电机及其对象介绍
  • 6.3 机器人控制系统的设计
  • 6.4 本章小结
  • 第7章 四足步行机器人软件系统设计
  • 7.1 编程语言的介绍
  • 7.2 具体实现
  • 7.3 实际程序流程图及实物图
  • 7.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 个人简历
  • 相关论文文献

    • [1].国外4足步行机器人研究及启示[J]. 军事交通学院学报 2013(08)
    • [2].基于人体参数的被动步行机器人模型及其运动特性分析[J]. 机械与电子 2020(04)
    • [3].基于空间算子代数理论的被动步行机器人局部稳定性分析[J]. 机械传动 2020(08)
    • [4].基于Adams的六足直立式步行机器人运动仿真分析[J]. 机械传动 2020(08)
    • [5].六足步行机器人足式布局研究与分析[J]. 内蒙古科技与经济 2019(15)
    • [6].两足步行机器人设计[J]. 数字技术与应用 2018(09)
    • [7].并联机构在六足步行机器人设计中的应用[J]. 现代制造技术与装备 2017(03)
    • [8].六足步行机器人及其步态规划研究进展[J]. 重庆理工大学学报(自然科学) 2015(07)
    • [9].步行机器人正在大步迈入市场[J]. 世界科学 2020(11)
    • [10].具有手脚融合功能的步行机器人的手部结构设计[J]. 机械传动 2013(09)
    • [11].四足步行机器人稳定性步态规划[J]. 杭州电子科技大学学报 2013(02)
    • [12].多足仿生步行机器人的机构设计与功能分析[J]. 机械设计与制造 2013(09)
    • [13].六足步行机器人腿机构绳传动系统设计与仿真[J]. 组合机床与自动化加工技术 2012(03)
    • [14].四足步行机器人研究现状及展望[J]. 制造业自动化 2009(02)
    • [15].四足步行机器人稳定性及步态研究[J]. 机械制造 2009(01)
    • [16].多足步行机器人单腿柔性建模与仿真[J]. 机床与液压 2009(06)
    • [17].一种多足步行机器人行走状态分析模型[J]. 软件学报 2009(08)
    • [18].四足步行机器人稳定行走时的步态生成方法[J]. 机床与液压 2009(07)
    • [19].多足步行机器人研究状况及展望[J]. 机床与液压 2008(05)
    • [20].被动步行机器人稳定性能研究综述[J]. 机械设计与制造 2008(07)
    • [21].基于惯性/偏振光/光流的六足步行机器人自主导航方法研究[J]. 导航定位与授时 2020(06)
    • [22].机器人开启安全智能时代[J]. 劳动保护 2016(12)
    • [23].用于物体捕捉的四足步行机器人的运动误差模型[J]. 机械传动 2013(05)
    • [24].平面四足步行机器人结构设计[J]. 机械工程师 2011(05)
    • [25].四足步行机器人步态规划与稳定性分析[J]. 机械与电子 2010(01)
    • [26].使用地面反作用力传感器的步行机器人及其控制方法[J]. 传感器世界 2009(03)
    • [27].世界最大水下步行机器人[J]. 机械工程师 2014(05)
    • [28].形状记忆合金在六足步行机器人中的应用[J]. 机电产品开发与创新 2014(03)
    • [29].四足步行机器人稳定性分析[J]. 机械设计与制造 2013(05)
    • [30].步行机器人训练中所体现的现代脑卒中康复理念及存在的问题[J]. 中国康复理论与实践 2013(05)

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