仿青蛙跳躍機器人穩(wěn)定跳躍的研究.pdf

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

2、跳機構(gòu)和驅(qū)動系統(tǒng)提出改進(jìn)方案，建立多傳感器平臺以提高機器感知姿態(tài)的能力。
　　結(jié)合青蛙跳躍過程的特點，針對跳躍機器人的軌跡和姿態(tài)的獲取方法進(jìn)行研究，利用加速度和角速度數(shù)據(jù)，求取機器人各階段運動姿態(tài)，提出起跳速度和機器人運動軌跡的獲取方法，對機器人四肢末端相對于質(zhì)心位置進(jìn)行求解以進(jìn)行碰撞預(yù)測。
　　現(xiàn)階段仿生機器人的穩(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)。本文通過對實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器人的穩(wěn)定性。運用零力矩點法和能量穩(wěn)定邊界法提出了穩(wěn)定著陸的判據(jù)，并對機器人跳躍的穩(wěn)定性過程進(jìn)行綜合探討。
　　設(shè)計基于多傳感器的機器人控制系統(tǒng)，構(gòu)建無線通信指令集，編寫上位機人機交互程序和DSP機器人控制程序，建立實驗平臺。對不同情況下機器人的跳躍進(jìn)行實驗，研究起跳角、地面摩擦等參數(shù)對穩(wěn)定跳躍的影響，驗證穩(wěn)定性