新型四足步行机器人机构设计及系统动态参数辨识

1、目录目录摘要IABSTRACTIII第一章绪论11.1引言11.2四足机器人国内外研究现状 .1.1.3四足机器人机构设计1.41.4运动学参数辨识181.5动力学参数辨识201.6四足机器人实时状态识别221.7课题意义以及主要研究内容 24第二章新型四足步行机器人机构设计 272.1 引言27.2.2混联式腿机构设计原则272.3混联腿构型方案一介绍及建模282.4混联腿构型方案二介绍及建模352.5混联腿构型方案三介绍及建模432.6三种构型工作空间比较462.7三种构型承载力空间比较 482.8三种构型各向同性度比较 502.9构型三与经典串联腿驱动力矩比较 522.10最终试验样机及

2、试验结果 532.11本章小结55第三章新型四足步行机器人结构参数与惯性参数辨识 573.1 引言57.3.2参数辨识的理论基础 573.3四足机器人参数辨识方法593.4四足机器人整体坐标系建立593.5 MDH法腿部细化模型建立 603.6四足机器人构件雅克比 683.7机器人结构参数辨识方法693.8机器人惯性参数辨识方法703.9最小辨识参数集743.10本章小结75第四章 新型四足步行机器人脚力识别 774.1 引言77.4.2液压缸驱动力模型建立784.3四足机器人脚力识别模型 804.4脚力模型仿真结果834.5砝码提升试验 854.6触地状态识别864.7零力矩点识别894.8

3、本章小结90第五章新型四足步行机器人外部扰动识别 .9.15.1 引言91.5.2外部扰动的来源及力螺旋描述 915.3外部扰动识别模型的建立925.4外部扰动模型仿真结果955.5外力加载试验10 15.6动态负载识别10 75.7样机稳定行走试验 1.085.8本章小结114第六章结论与展望1156.1 结论1156.2创新点1166.3 展望117参考文献119攻读博士学位期间已发表的论文 139攻读博士学位期间已授权的专利 141攻读博士学位期间参与的科研项目 143致谢145第一章绪论第一章绪论1.1引言自古以来，人类都希望能够创造可以自行运动的实体来辅助完成繁重或者危险 的劳动。早

4、在战国时期，列子 汤问中便有偃师向周穆王进献偶人的传说：“偃师 所造倡者，趣步俯仰，颔其颐则歌合律，捧其手则舞应节，千变万化，惟意所适， 立剖散倡者以示王，皆傅会革木胶漆白黑丹青之所为 ”；论衡儒增篇中亦有鲁班 造木马车的典故：“巧工为母作木马车，木人御者，机关俱具，载母其上”；三国志 中也有诸葛亮创造木牛流马的记载。时至今日，随着现代科学技术的发展，各种各 样的步行机器人不断涌现。人类在对机器人完成科学研究的同时，也在不断进行对 自然界及自身的探索。为什么要研究步行机器人？在自然界与人类活动中，存在着类似行星探索、野 外考察、矿井抢险等，需要在人类无法到达或会危及到生命的环境中进行的复杂作

5、业。多障碍物，崎岖复杂的地面环境使得轮式和履带式机器人的应用受到限制。步 行机器人具有良好的移动性，其离散的移动轨迹可以适应大多数的不规则不平坦地 形；其腿式结构的存在使得机器人身体的运动与足部的运动相分离，因此机器人可 以在跨越障碍物的同时保持身体的平稳运动。步行机器人能够在复杂的非结构路面 上稳定的行走，在军事准备、矿山开采、核电救援、星球探测、地震营救、建筑工 程、农林采伐、示教娱乐等行业有着许多潜在的应用前景。长期以来，多足步行机 器人技术一直是国内外机器人领域研究的热点之一。1.2四足机器人国内外研究现状国外对四足步行机器人的研究始于 20世纪60年代。图1-1所示为通用电气公司(Ge neral Electric Compa ny