液壓驅動雙足機器人動步態(tài)行走研究.pdf

1、雙足機器人靈活性較好且具備越障能力；液壓驅動具有大功率質量比、高動態(tài)性等優(yōu)點。這兩者的結合，能夠使雙足機器人具備更強的動態(tài)性能和適應能力，并且具備高負載的特性。雙足機器人關節(jié)自由度多，結構形式復雜，是一個多變量、強耦合的系統(tǒng)，如何實現與人類相媲美的高動態(tài)的穩(wěn)定行走一直以來都是雙足機器人領域最具挑戰(zhàn)性和吸引力的問題之一。隨著新一代Atlas機器人的問世，液壓驅動雙足機器人將會在世界范圍引起更多的關注。本文以液壓驅動雙足機器人為研究對象，搭

2、建液壓驅動雙足機器人實驗平臺，研究具備負重能力的雙足機器人動步態(tài)穩(wěn)定行走算法。
　　從仿生學的角度對人體下肢結構和運動機理進行研究，確定雙足機器人的整體方案設計，包括自由度配置、尺寸參數、液壓驅動系統(tǒng)。對機器人整體結構設計進行分析，膝關節(jié)和髖關節(jié)結構采用四連桿形式，踝關節(jié)采用并聯(lián)形式，液壓驅動器采用缸閥分離的形式，從而保證機器人整體的緊湊型和輕量化。完成正逆運動學分析，推導并擬合出關節(jié)角度和液壓缸伸長量的關系，用于實現關節(jié)角度的控

3、制。
　　從低維的模型空間進行分析，基于線性倒立擺模型（LIPM）和彈簧負載倒立擺模型（SLIP）分別研究基于模型的質心規(guī)劃方法，提出基于LIPM模型的離線規(guī)劃方法和預觀控制在線規(guī)劃方法；并分析抬腿加速度產生的慣性力和落地過程的沖擊力對機器人穩(wěn)定性的影響，將貝塞爾曲線進行優(yōu)化，用于規(guī)劃擺動腿末端的軌跡。運用機器人逆運動學，將模型空間的質心軌跡映射到機器人空間的關節(jié)軌跡。基于樣機結構和理論分析，在Matlab中完成運動學仿真，驗證機