液压四足机器人单腿跳跃步态规划

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步态规划是实现液压四足机器人在复杂环境中稳定运动的前提,影响着机器人的环境适应性、稳定性、功耗、动态性等。而跳跃步态作为一种典型的动步态,对其进行研究对于改进机器人的结构以及提高机器人越障性、环境适应力等方面具有重要意义。因此,本文以实验室自主设计研发的液压四足机器人单腿为研究平台,对其进行跳跃步态规划的研究。首先,采用D-H法对液压四足机器人单腿进行正逆运动学求解分析,建立液压四足机器人单腿运动学模型,研究各个关节间相对运动关系;采用拉格朗日功能平衡法对机器人单腿进行动力学建模,研究力与机器人单腿运动间的关系,为后续联合仿真提供理论依据。其次,参照动物实际跳跃情况,根据仿生学理论,对实验室自主研发的液压四足机器人单腿跳跃步态进行轨迹规划。通过运动分析、轨迹规划以及关节空间和驱动空间的转换关系,推导出各关节液压缸的驱动函数,完成机器人单腿跳跃步态规划。再则,利用MATLAB与ADAMS进行跳跃步态的联合仿真,获取机器人单腿各关节液压缸、各关节以及足端的位移和速度波动等重要参数,并进行分析。验证本文所做跳跃步态规划方法的有效性及正确性,为后续物理实验奠定基础。最后,搭建液压四足机器人物理样机实验台,设计进行机器人单腿跳跃实验,对得到的实验数据进行分析,验证机器人腿部结构设计的合理性及单腿跳跃步态规划的正确性。本文以实验室自主研制的液压四足机器人单腿模型为对象,对其进行跳跃步态规划,并利用MATLAB与ADAMS联合进行仿真分析,并对所设计的步态规划方法在物理样机上进行实验验证。通过仿真及实验来验证机器人单腿跳跃步态规划的有效性及合理性。
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