單足跳躍機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)與垂直跳躍控制研究.pdf

1、與其他類型的移動(dòng)機(jī)器人相比，跳躍機(jī)器人能夠輕易地越過與自身尺寸相當(dāng)甚至遠(yuǎn)大于自身尺寸的障礙物，所以更能適應(yīng)復(fù)雜地形環(huán)境，具有高度靈活性。跳躍機(jī)器人的研究相對(duì)較晚，離實(shí)際應(yīng)用還相差甚遠(yuǎn)，所以有必要對(duì)跳躍機(jī)器人的跳躍原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)裝置、控制方法等方面進(jìn)行深入的研究。
　　 本文從三個(gè)方面對(duì)單足跳躍機(jī)器人展開了研究：
　　 首先，進(jìn)行彈簧質(zhì)量塊模型自由落體的沖擊實(shí)驗(yàn)。以實(shí)驗(yàn)方式研究了跳躍機(jī)器人跳躍時(shí)對(duì)地沖擊的波形特性

2、，提供了跳躍機(jī)器人跳躍過程狀態(tài)變化信息，有助于跳躍機(jī)器人結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)和控制算法研究。采用GA-LS算法對(duì)實(shí)驗(yàn)沖擊波形進(jìn)行了曲線擬合，得到了沖擊波形的表達(dá)形式，這可以用來估算出跳躍機(jī)器人每次落地最低點(diǎn)的時(shí)刻，方便了依賴此時(shí)刻施加控制力的算法。
　　 其次，設(shè)計(jì)了基于動(dòng)圈式直線電機(jī)的彈性作動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)裝置是跳躍機(jī)器人的心臟，常規(guī)的直線作動(dòng)器利用齒輪減速機(jī)構(gòu)減速再通過螺旋桿轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)。本文設(shè)計(jì)了基于動(dòng)圈式直線電機(jī)的閉

3、環(huán)串聯(lián)彈性作動(dòng)器，省去了中間的環(huán)節(jié)，在直線作動(dòng)時(shí)更具優(yōu)勢。
　　 最后，利用ADAMS軟件建立了一種基于動(dòng)圈式直線電機(jī)的彈性作動(dòng)器的單足跳躍機(jī)器人虛擬樣機(jī)，對(duì)機(jī)器人垂直方向上的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，提出了基于能量變化一狀態(tài)判定切換控制力的控制算法，采用ADAMS-MATLAB聯(lián)合仿真技術(shù)，對(duì)單足跳躍機(jī)器人虛擬樣機(jī)進(jìn)行垂直跳躍控制的仿真實(shí)驗(yàn)研究，仿真結(jié)果不僅表明基于動(dòng)圈式直線電機(jī)的彈性作動(dòng)器可以應(yīng)用于跳躍機(jī)器人，還表明了本文提出的控