異構(gòu)雙腿行走機(jī)器人聯(lián)合仿真分析及人工腿的設(shè)計(jì).pdf

1、雙腿行走機(jī)器人是一種可模擬人類雙腿行走功能的高級(jí)智能機(jī)器人，容易適應(yīng)人類生活環(huán)境，具有代替人類在危險(xiǎn)環(huán)境下進(jìn)行重復(fù)、高強(qiáng)度、高精度工作的潛力。目前研制的雙腿行走機(jī)器人步態(tài)和人還存在明顯差異。生物醫(yī)學(xué)康復(fù)領(lǐng)域研究用微處理器控制的智能假肢來代償殘疾人殘缺的肢體。裝配智能下肢假肢的殘疾人行走步態(tài)同正常人很相似。把高級(jí)智能假肢——智能仿生腿引入到雙腿行走機(jī)器人研究中來，必將促進(jìn)行走機(jī)器人的研究。人類正常行走情況下，雙腿對(duì)稱。但在特殊情況下，如下

2、肢殘疾、崴腳等情況下，雙腿可在不對(duì)稱情況下行走。不對(duì)稱雙腿行走也是人類智能的體現(xiàn)。研究不對(duì)稱雙腿行走可增強(qiáng)雙腿行走機(jī)器人行走功能。 異構(gòu)雙腿行走機(jī)器人(BipedRobotwithHeterogeneousLegs，BRHL)。其中一條腿采用普通行走機(jī)器人模式，稱為人工腿；另一條腿采用智能仿生腿。人工腿為主動(dòng)腿，它的步態(tài)能否最大限度的擬人對(duì)整個(gè)機(jī)器人的性能影響很大，也直接決定了仿生腿的跟隨效果。異構(gòu)雙腿行走機(jī)器人為智能仿生腿研究

3、提供開發(fā)平臺(tái)，同時(shí)可用于研究人體與智能肢體之間的協(xié)調(diào)和不對(duì)稱雙腿的行走等問題。 在詳細(xì)論述異構(gòu)雙腿行走機(jī)器人研究意義、內(nèi)容和方法基礎(chǔ)上，本文首先介紹了異構(gòu)雙腿行走機(jī)器人總體組成。采用分割建模方法，分別建立人工腿的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型。并將四連桿膝關(guān)節(jié)引入了人工腿，設(shè)計(jì)了異構(gòu)雙腿的人工腿整體結(jié)構(gòu)并對(duì)原有試驗(yàn)平臺(tái)裝置進(jìn)行了改善。 在控制算法上，引入一階P型開閉環(huán)迭代學(xué)習(xí)控制。開閉環(huán)學(xué)習(xí)控制是學(xué)習(xí)控制研究的前沿。在證明迭代學(xué)

4、習(xí)控制收斂性基礎(chǔ)上，給出學(xué)習(xí)增益選擇方法。針對(duì)行走步態(tài)的開閉環(huán)學(xué)習(xí)控制，并在虛擬樣機(jī)的仿真平臺(tái)上對(duì)此控制算法進(jìn)行了驗(yàn)證，討論了重復(fù)控制的應(yīng)用。 異構(gòu)雙腿行走機(jī)器人機(jī)構(gòu)復(fù)雜，研究較困難。利用Pro/E，ADAMS和MATLABSimulink建立聯(lián)合仿真平臺(tái)。在Pro/E中建立了異構(gòu)雙腿行走機(jī)器人的三維實(shí)體模型。通過Mech/Pro接口將模型導(dǎo)入ADAMS中形成虛擬樣機(jī)，并在ADAMS中建立虛擬環(huán)境。在Simulink中建立各種控