Rolling-Wolf輪腿式機器人動力學模型及步態(tài)仿真.pdf

1、高性能移動機器人一直是國內(nèi)外仿生機器人的研究熱點，本文首先分別從結(jié)構(gòu)設(shè)計方面、運動規(guī)劃方面和反饋控制方面分析了目前智能機器人的研究情況，主要包括四足機器人及輪腿式機器人的發(fā)展現(xiàn)狀。目前主流的幾類機器人的特點如下：足式機器人地形適應(yīng)能力較好，但是其機構(gòu)復(fù)雜，運行速度比較低；輪式機器人運行平穩(wěn)、控制比較簡單，但是輪式機器人地形適應(yīng)能力較差，越障能力很受限制；而輪腿式機器人則綜合了兩者的優(yōu)點，既有輪式機器人的高速高效運行的特點，也有腿式機器人

2、的越障能力，因此，輪腿式機器人已經(jīng)逐漸成為國內(nèi)外學者的研究對象。主體部分針對一種新型仿生輪腿式機器人----Rolling-Wolf進行研究，該機器人腿部機構(gòu)由車身、大腿、小腿、電機、滑塊及驅(qū)動輪組成。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①采用歐拉角和空間坐標系的齊次變換，建立了機器人的包含俯仰角和翻滾角在內(nèi)的正、逆運動學模型；然后，基于機器人微分運動變換求出了機器人的速度雅克比矩陣，用于表示機器人關(guān)節(jié)運動和足端運動的關(guān)系。②基于運動學理論

3、對 Rolling-Wolf進行了基于拋物線過渡的線性插值方法的步態(tài)規(guī)劃，該步態(tài)不僅滿足靜穩(wěn)定原理，而且對機構(gòu)不會產(chǎn)生剛性沖擊。然后根據(jù)設(shè)定的初始步態(tài)參數(shù)，通過Matlab語言實現(xiàn)了足端軌跡曲線和樣點的采集。③采用拉氏方程和虛功原理建立了Rolling-Wolf機器人的動力學模型，選取了大腿和車身夾角以及大小腿夾角作為該模型的廣義坐標，同時考慮了輪子和地面之間的接觸力，該動力學模型具有良好的通用性。④在ADAMS中進行了平地慢爬步態(tài)的仿