双足机器人的动力学建模与控制.pdfVIP

双足机器人的动力学建模与控制--第1页

双足机器人的动力学建模与控制

大连理工大学

硕士学位论文

双足机器人的动力学建模与控制

姓名:丁称林

申请学位级别:硕士

专业:一般力学与力学基础

指导教师:吴玉良

摘要

本文为一个名叫的双足机器人建立了完整的力学模型和控制模型,使机器人能

在平面上实现稳定的动态行走。并且对模型的可靠性和实用

性

进行了仿真计算,结果证实了文中模型的合理性和可行性。这个名为的机器人

有个自由度,从机械学的角度看,其结构能实现基本的步行动作。为了使建立的模

型利于计算机控制和编程计算,文章采用了一种递推的?方法来建立机器人的力学

模型,这种方法的特点是利用递推计算的办法来形成力学方程中动力矩阵和关联矩

阵的元素,这就使得非常复杂的动力学方

程

在编程计算的时候显常简洁、有效,在这个基础上,文章对步行策略进行

了设计,并得到了实现稳定的动态行走所必须满足的力学条件。

在机器人的控制问题上,文章采用的是跟踪式的控制法,具

体措施是首先把机器人的行走过程按一个很小的时间区间分成许多时间域,其

次把机器人的力学方程在每个时间领域里线性化,然后在这个时间域内对机器

双足机器人的动力学建模与控制--第1页

双足机器人的动力学建模与控制--第2页

人进行控制。其实这种控制方法允许对机器人控制系统的特性参数进行设

计,这就更容易使控制系统达到我们的要求;另外,还添加一个控制

环节,使其具有一定的鲁棒性,来抵消由于实际机器人的某些力学参数很难精

确测量所带来的对稳定性的负面影响。

文章的最后对力学模型和控制用进行了仿真计算,列出一些重要的

计算结果,对稳定性、跟踪误差、响应性能等重要的控制指标进行了分析。其

结果显示,文章所采用的建模方法、行走策略和控制措施是合理的、有效的、

实用的。

关键词:双足机器人、力学模型、动态步行、行走策略、控制模型、仿真

计算

,

.,

,

,

,.?.耐:.

?,

....

,

,.

;

;

:;;

;

双足机器人的动力学建模与控制

双足机器人的动力学建模与控制--第2页

双足机器人的动力学建模与控制--第3页

第一章绪论

机器人是作为现代高新技术的重要象征和发展结果,已经广泛应用于国民生

产的各个领域,并正在给人类传统的生产模式带来革命性的变化,影响着人们

生活的方方面面。虽然机器人的技术现在已日趋成熟,但是有关机器人的定义

却众说纷纭,美国机器人工业协会给出的定义是:“机器人是一种可再编程的多

功能操作机,通过可变的程序流程,以完成多样化的任务”。我国著名的机器人

专家蒋新松给出的定义则相对简洁:“机器人是一种具有拟人功能的机械电子

装

置”。不管这些定义如何,但他们都包含了机器人的共性:能模仿人的一些

动作;具有一定的智力、感觉和识别能力;是人造的机器或机械电子装置。

正常人所能完成的基本动作??步行,其实是一种非常复杂的运动,它需要的人

全身的骨骼和肌肉进行复杂而巧妙的协调,而人的骨骼系统由块骨头组成,肌肉系