液壓四足機(jī)器人機(jī)構(gòu)分析及對(duì)角穩(wěn)定步態(tài)規(guī)劃.pdf

1、四足機(jī)器人承載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、機(jī)動(dòng)性高,并且具有輪式機(jī)器人難以達(dá)到的較強(qiáng)地面適應(yīng)性的優(yōu)點(diǎn),因而,四足機(jī)器人未來將被用來完成在許多危險(xiǎn)和惡劣環(huán)境下的任務(wù),例如在搜索、救災(zāi)、核泄漏和排雷等環(huán)境。本文以液壓四足機(jī)器人為研究對(duì)象,深入分析了機(jī)器人的機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和液壓系統(tǒng);基于穩(wěn)定性理論研究了對(duì)角步態(tài),并規(guī)劃了類橢圓軌跡。主要完成了以下工作:
　　1.分析了液壓四足機(jī)器人的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解,規(guī)劃了復(fù)合擺線軌跡。結(jié)合對(duì)角步態(tài)的

2、軌跡規(guī)劃,通過在ADAMS中進(jìn)行仿真,分析了機(jī)器人的穩(wěn)定性。
　　2.根據(jù)拉格朗日動(dòng)力學(xué)建立了單腿的動(dòng)力學(xué)模型,通過ADAMS模型仿真驗(yàn)證了結(jié)果的正確性,并對(duì)該模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。推導(dǎo)并計(jì)算了單腿的關(guān)節(jié)內(nèi)力,通過仿真模型驗(yàn)證了結(jié)果的正確性,為機(jī)器人機(jī)身的力學(xué)分析和機(jī)器人動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的研究提供了重要的力學(xué)依據(jù)。分析并推導(dǎo)了液壓缸的受力情況,為液壓機(jī)構(gòu)部分的研究提供了一定的參考。
　　3.分析了液壓四足機(jī)器人系統(tǒng)油路和足端的最大工

3、作空間。分析了步態(tài)參數(shù)對(duì)流量的影響;結(jié)合機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)指標(biāo),設(shè)計(jì)了相應(yīng)步態(tài)參數(shù),計(jì)算了所需液壓源的流量等參數(shù),為機(jī)器人的機(jī)構(gòu)改進(jìn)及油源選擇提供了依據(jù)。
　　4.結(jié)合虛擬腿、線性倒立擺(LIPM)和零力矩點(diǎn)(ZMP)原理,以占空比為0.5的對(duì)角步態(tài)為基礎(chǔ),在運(yùn)動(dòng)相過渡階段加入四足支撐過程,規(guī)劃了對(duì)角步態(tài)軌跡。在支撐相時(shí),用平滑的 ZMP軌跡推導(dǎo)出機(jī)器人質(zhì)心軌跡,從而得到支撐相的足端軌跡;在擺動(dòng)相時(shí),結(jié)合橢圓與三次多項(xiàng)式規(guī)劃了足端擺