四足机器人步态分析及运动控制系统设计.docx

摘要：机器人技术基础是一门新兴的交叉型学科，它的内容涵盖电子，力，生物，系统工程，计算机学和人工智能学等基础科学。四足机器人比两足机器人更稳定，可以避免冗余和六腿机器人的复杂性。首先，分析了机器人的机械结构，计算了步行过程中四条腿，三条腿和单条腿的自由度。然后建立四足机器人的并联运动学模型，将上平台相对于下平台的位置定义为T，然后求解的技巧是使用平行运动学公式进行求解每个足底相对于平台的位置。然后，建立单腿运动学模型，根据脚趾在基座坐标中的位置，从而对三个关节角进行排序。在此基础上，根据约束关节的力学分析机器人身体的空间极限运动范围。步态规划是本文的重点。根据本文设定的假设，在保证稳定性的条件下，它可能是最优的，并且在能耗，效率和运动空间方面是最优的。然后在移动空间的约束下讨论相应的初始姿态。静态稳定性是保证稳定步行的最基本的前提。为了获得更大的稳定裕度，我们首先计算出固定重心的静态步态。在此基础上，计划采用静态步态来提高动作的平滑度。为了解决在凹凸不平的地面行走的问题，采用了一个抛物线型的跨越步行过程。同时在结构与运动参数之间关系的稳定性边界上，给出了这两种稳定性的进展。

关键词：四足；机器人；步态规划；稳定行走

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1.课题研究背景、意义-1

1.2. 四足机器人的优点-1

1.3. 四足机器人发展趋势-2

1.4.课题研究的基本内容、重点难点及要解决的主要问题-3

1.5  本章小结-5

第二章  四足机器人的步态规划及稳定性分析-6

2.1四足机器人的本体结构介绍-6

2.2  四足机器人的步态规划-6

2.2.2  步态规划及时序分析-7

2.3步态分析指令-8

2.4正运动学分析-11

2.5逆运动学分析-13

2.6仿真模拟-15

2.7 静态稳定性判断-16

2.8本章小结-17

第三章  四足机器人控制系统设计-18

3.1四足机器人系统结构设计-18

3.2关节运动规划控制器硬件设计-18

3.2.1 控制器-19

3.2.2行走机构控制系统-19

3.3控制系统的软件设计-19

3.3.1控制程序-21

3.3.2直行控制系统的结构框图-22

3.4本章小结-23

总结-24

致谢-25

参考文献-26