小型仿人機(jī)器人MIH-I機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和步行控制的研究.pdf

1、仿人機(jī)器人的研究和應(yīng)用一直是智能機(jī)器人領(lǐng)域最活躍的研究熱點(diǎn)。目前，國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)對于身高低于800mm的小型仿人機(jī)器人研究甚少，為了滿足當(dāng)前以小型化、多功能、低成本、家用化為目標(biāo)的仿人機(jī)器人研究的迫切需要，我們開發(fā)了小型仿人機(jī)器人樣機(jī)MIH-I。 本文對人體結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)運(yùn)動特征進(jìn)行了研究和分析，根據(jù)人體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對MIH-I機(jī)器人的關(guān)節(jié)進(jìn)行了選型和設(shè)計(jì)，對自由度進(jìn)行了合理配置并通過改變部分關(guān)節(jié)連接方式來優(yōu)化機(jī)構(gòu)。同時(shí)分析了雙足機(jī)器

2、人在步行時(shí)各關(guān)節(jié)力矩變化情況，提出了采用扭簧機(jī)構(gòu)對關(guān)節(jié)力矩進(jìn)行補(bǔ)償。采用這種機(jī)構(gòu)能有效地優(yōu)化電機(jī)力矩輸出曲線，起到了提高步行穩(wěn)定性的效果。動力學(xué)建模是研究仿人機(jī)器人步行控制的基礎(chǔ)，本文在機(jī)器人學(xué)中已建立的較為成熟的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)模型基礎(chǔ)上，并考慮到MIH-I 機(jī)器人自身的特點(diǎn)，采用牛頓－歐拉法得到遞歸形式的動力學(xué)方程。本文還討論了兩種雙足機(jī)器人與地面之間反力的數(shù)學(xué)模型，為其步行控制提供地面反力模型。仿人機(jī)器人是一個(gè)復(fù)雜的非線性、強(qiáng)耦合系