仿青蛙跳躍機(jī)器人穩(wěn)定跳躍的研究.pdf

1、仿生跳躍機(jī)器人在越障和運(yùn)動(dòng)的敏捷性上具有突出優(yōu)勢(shì)，但由于可控時(shí)間短，騰空階段具有不確定性，跳躍的穩(wěn)定性對(duì)于其運(yùn)動(dòng)性能至關(guān)重要。姿態(tài)穩(wěn)定性影響機(jī)器人能否安全著陸和連續(xù)運(yùn)動(dòng)，軌跡穩(wěn)定決定能否到達(dá)預(yù)設(shè)的地點(diǎn)。本文以仿青蛙跳躍機(jī)器人為研究對(duì)象，對(duì)后足起跳、前足著地的間歇式跳躍機(jī)器人進(jìn)行穩(wěn)定性的研究。
　　機(jī)器人的跳躍穩(wěn)定需要可靠的機(jī)械和控制系統(tǒng)的支持，并具有感知自身姿態(tài)和外部環(huán)境的能力。本文通過(guò)分析已有機(jī)器人樣機(jī)在結(jié)構(gòu)和性能上的不足，對(duì)起

2、跳機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提出改進(jìn)方案，建立多傳感器平臺(tái)以提高機(jī)器感知姿態(tài)的能力。
　　結(jié)合青蛙跳躍過(guò)程的特點(diǎn)，針對(duì)跳躍機(jī)器人的軌跡和姿態(tài)的獲取方法進(jìn)行研究，利用加速度和角速度數(shù)據(jù)，求取機(jī)器人各階段運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，提出起跳速度和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的獲取方法，對(duì)機(jī)器人四肢末端相對(duì)于質(zhì)心位置進(jìn)行求解以進(jìn)行碰撞預(yù)測(cè)。
　　現(xiàn)階段仿生機(jī)器人的穩(wěn)定性研究方法，多從幾何結(jié)構(gòu)出發(fā)，輔以能量和力的分析，進(jìn)而提出穩(wěn)定判據(jù)。本文通過(guò)對(duì)實(shí)際青蛙跳躍模型的觀察，歸納影

3、響跳躍穩(wěn)定性的因素，分析造成跳躍失敗的原因。從起跳過(guò)程角度和摩擦力的影響，騰空階段收腿的作用和落地后震蕩情況等因素分析機(jī)器人的穩(wěn)定性。運(yùn)用零力矩點(diǎn)法和能量穩(wěn)定邊界法提出了穩(wěn)定著陸的判據(jù)，并對(duì)機(jī)器人跳躍的穩(wěn)定性過(guò)程進(jìn)行綜合探討。
　　設(shè)計(jì)基于多傳感器的機(jī)器人控制系統(tǒng)，構(gòu)建無(wú)線通信指令集，編寫(xiě)上位機(jī)人機(jī)交互程序和DSP機(jī)器人控制程序，建立實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。對(duì)不同情況下機(jī)器人的跳躍進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究起跳角、地面摩擦等參數(shù)對(duì)穩(wěn)定跳躍的影響，驗(yàn)證穩(wěn)定性