兩足步行機(jī)器人低能耗與控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、本研究以國家自然科學(xué)基金項目《低功耗步行機(jī)器人足的作用機(jī)理和設(shè)計方法研究》為背景,對步行機(jī)器人步行穩(wěn)定性及硬件控制系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的研究。首先,為了研究兩足步行過程中步態(tài)穩(wěn)定性及步行能耗的問題,通過對人腳結(jié)構(gòu)的分析,建立了基于兩點(diǎn)式步行模式的直腿無膝倒立擺動力學(xué)模型。運(yùn)用Poincare映射法,提出了一種數(shù)值算法,計算了該直腿無膝模型的不動點(diǎn)及吸引盆；研究了模型特性參數(shù)λ、步長對吸引盆特性及步行能耗的影響。系數(shù)λ增大會使吸引盆面積減??；收

2、斂到不動點(diǎn)的速度變快；快速收斂到不動點(diǎn)的初始條件比例變大。步長增大會使吸引盆面積增大；模型在步行過程中單位距離消耗的能量增加。蹬地力F1對吸引盆的大小、形狀及其分布區(qū)域基本沒有影響。總結(jié)得到λ為0.55,步長為0.5m的參數(shù)組合更有利于對機(jī)器人系統(tǒng)的控制。其次,在對機(jī)器人穩(wěn)定性研究的基礎(chǔ)上,基于低能耗的思想,規(guī)劃了機(jī)器人設(shè)計的總體目標(biāo),最終完成機(jī)器人的設(shè)計工作。再次,本文搭建了整個機(jī)器人控制系統(tǒng)。包括電氣模塊及其各個關(guān)節(jié)的控制模塊。電氣