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双足步行机器人步态设计及其运动控制研究

更新时间：2020-04-05 01:19:07 大小：2M 上传用户：zhengdai查看TA发布的资源 标签：机器人 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

双足步行机器人是机器人研究领域的热点，它集机械、电子、计算机、仿生学、自动控制、多传感器及人工智能等多门学科于一体。课题旨在设计一种结构简单的小型双足步行机器人，在此基础上对双足步行机器人的步行机理、步行参数及运动控制进行研究，为设计自主智能双足步行机器人打下基础。      论文结合人类下肢关节的结构特点，并对其进行简化，为双足步行机器人下肢配置了10个自由度，经过驱动元件性能的比较与机器人所需转矩的初步估算，选择了转矩为6.80kg·cm的舵机作驱动，然后在Pro/E平台上设计了机器人各关节及其他零部件，并对虚拟模型进行干涉检查与测量，测得机器人总体高为241.5mm，宽为114.5mm。      在步态设计的基本原则下，采用基于力学稳定性的步态设计方法，结合人类的行走习惯与特性，设计出直线行走、静态转弯、上楼梯的姿态及各关节的转向，确定了各关节转角的大小并对其进行三次多项式插值，同时对人类原地转体运动进行研究并作反向设想，阐述了机器人没有转体自由度而实现静态转弯的原理，并推导出机器人上楼梯的几何约束条件。      通过接口软件Mechanism/Pro将Pro/E下的三维模型导入到ADAMS环境下，然后添加材料、力及约束，建立虚拟样机模型，再将前面的步态设计数据带入虚拟样机并进行步态运动仿真，得到直线行走、静态转弯及上楼梯动作的仿真动画，验证了机构设计与步态设计的正确性与有效性。      借助ADAMS的后处理模块，测量出机器人各关节转矩、行走冲击力、零件质心轨迹，并进行分析与运算，说明舵机选择合理，得到机器人整体重心的一维轨迹，然后把重心轨迹数据导入Matlab，经过Matlab的处理，得到双足步行机器人整体重心的参数化方程与空间轨迹。      利用现有的加工工具，制作出双足步行机器人原理样机，以PC机为上位机，设计出控制方案及微电脑控制电路，用ATMEGA8515L单片机产生多路PWM波来完成运动控制任务，采用单电源供电方式为机器人供电，叙述了上、下位机间的数据通信协议。

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