異構雙腿行走機器人聯(lián)合仿真分析及人工腿的設計.pdf

1、雙腿行走機器人是一種可模擬人類雙腿行走功能的高級智能機器人，容易適應人類生活環(huán)境，具有代替人類在危險環(huán)境下進行重復、高強度、高精度工作的潛力。目前研制的雙腿行走機器人步態(tài)和人還存在明顯差異。生物醫(yī)學康復領域研究用微處理器控制的智能假肢來代償殘疾人殘缺的肢體。裝配智能下肢假肢的殘疾人行走步態(tài)同正常人很相似。把高級智能假肢——智能仿生腿引入到雙腿行走機器人研究中來，必將促進行走機器人的研究。人類正常行走情況下，雙腿對稱。但在特殊情況下，如下

2、肢殘疾、崴腳等情況下，雙腿可在不對稱情況下行走。不對稱雙腿行走也是人類智能的體現(xiàn)。研究不對稱雙腿行走可增強雙腿行走機器人行走功能。 異構雙腿行走機器人(BipedRobotwithHeterogeneousLegs，BRHL)。其中一條腿采用普通行走機器人模式，稱為人工腿；另一條腿采用智能仿生腿。人工腿為主動腿，它的步態(tài)能否最大限度的擬人對整個機器人的性能影響很大，也直接決定了仿生腿的跟隨效果。異構雙腿行走機器人為智能仿生腿研究

3、提供開發(fā)平臺，同時可用于研究人體與智能肢體之間的協(xié)調和不對稱雙腿的行走等問題。 在詳細論述異構雙腿行走機器人研究意義、內容和方法基礎上，本文首先介紹了異構雙腿行走機器人總體組成。采用分割建模方法，分別建立人工腿的運動學模型和動力學模型。并將四連桿膝關節(jié)引入了人工腿，設計了異構雙腿的人工腿整體結構并對原有試驗平臺裝置進行了改善。 在控制算法上，引入一階P型開閉環(huán)迭代學習控制。開閉環(huán)學習控制是學習控制研究的前沿。在證明迭代學

4、習控制收斂性基礎上，給出學習增益選擇方法。針對行走步態(tài)的開閉環(huán)學習控制，并在虛擬樣機的仿真平臺上對此控制算法進行了驗證，討論了重復控制的應用。 異構雙腿行走機器人機構復雜，研究較困難。利用Pro/E，ADAMS和MATLABSimulink建立聯(lián)合仿真平臺。在Pro/E中建立了異構雙腿行走機器人的三維實體模型。通過Mech/Pro接口將模型導入ADAMS中形成虛擬樣機，并在ADAMS中建立虛擬環(huán)境。在Simulink中建立各種控