四足仿生機器人對角小跑步態(tài)解耦控制方法研究.pdf

1、機器人技術是目前發(fā)展最為迅速的前沿科技之一，尤其是近幾年，各式各樣的機器人已經逐漸走進人們的日常生活中，在日常清潔、商場導購、醫(yī)療、軍工、娛樂等方面都得到了廣泛的應用。相對于日益壯大的機器人市場需求，目前的機器人技術還不夠成熟，尤其是足式機器人運動控制技術，其進一步實用化的關鍵性技術還有待進一步突破。
　　四足機器人是非常復雜的機械系統(tǒng)，對其整體的運動控制也是比較困難的。本人針對四足機器人對角小跑步態(tài)的解耦控制方法進行研究，由于直

2、接針對四足機器人研究比較困難，而雙足步行運動和四足對角步態(tài)運動同樣都是由兩組腿的周期性切換來實現(xiàn)動態(tài)穩(wěn)定運動，因此本文從雙足機器人步行解耦控制方法開始研究，并逐步將其控制方法推廣到四足機器人運動控制中。主要包括機器人單腿模型簡化、整體建模、雙足解耦控制方法分析、四足機器人解耦控制、力矩分配、力矩約束等各個方面的內容。論文主要取得了以下幾個方面的成果：
　　1、對足式機器人單腿結構進行簡化。將關節(jié)型單腿結構簡化為伸縮型單腿結構，重點

3、從運動學和動力學角度說明二者的等效性，降低了模型的復雜度，有利于對機器人模型的整體運動特性分析。
　　2、研究平面雙足機器人步行解耦控制方法。將雙足機器人俯仰角、質心高度和前向速度分別通過三個獨立的通道來進行控制。并基于 simmechanics仿真平臺搭建了雙足機器人仿真模型，對解耦控制方法進行仿真驗證。
　　3、提出了四足機器人對角步態(tài)解耦控制方法。首先將雙足機器人解耦控制方法推廣到多連桿平面模型解耦控制，并結合多連桿結

4、構自身的特點，引入了力跟蹤阻抗控制方法來控制機器人整體ZMP的位置，而后將控制方法應用于四足機器人對角步態(tài)中，實現(xiàn)了四足機器人對角步態(tài)解耦控制，并通過仿真驗證，取得了很好的控制效果。
　　4、提出了使足端發(fā)生滑動的可能性最小的力矩分配方法?？紤]到在實際系統(tǒng)中，機器人足端力受摩擦錐約束，為盡量避免足端發(fā)生滑動，以使足端發(fā)生滑動的可能性最小為優(yōu)化指標，對關節(jié)力矩進行分配，并將摩擦錐約束直接作用于關節(jié)力矩，對力矩進行限幅，以最大限度的避