資源描述：
《四足步行機(jī)器人穩(wěn)定性分析.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第5期機(jī)械設(shè)計與制造2013年5月MachineryDesign&Manufacturel89四足步行機(jī)器人穩(wěn)定性分析劉西俠，王樹海，金毅，洪升耀(裝甲兵工程學(xué)院機(jī)械工程系，北京100072)摘要：基于四足步行機(jī)器人仿真模型對機(jī)器人的瞬時質(zhì)心坐標(biāo)進(jìn)行了計算，獲得了四足步行機(jī)器人直行步態(tài)下瞬時質(zhì)心的運(yùn)動規(guī)律，分析了各質(zhì)量模塊對機(jī)器人質(zhì)心坐標(biāo)的動態(tài)影響，對比了瞬時質(zhì)心位移與幾何中心位移的相對關(guān)系。給出了四足步行機(jī)器人靜步態(tài)穩(wěn)定性判定的公式，計算了基于瞬時質(zhì)心的穩(wěn)定裕度，對比分析了基于瞬時質(zhì)心和基于幾何中心的穩(wěn)定裕
2、度，提出基于幾何中心的穩(wěn)定裕度計算可以減少計算量，提高響應(yīng)特性，適合實(shí)時靜步態(tài)控制情況下應(yīng)用，基于瞬時質(zhì)心的穩(wěn)定裕度可以得到穩(wěn)定裕度的精確值。關(guān)鍵詞：四足機(jī)器人；穩(wěn)定裕度；質(zhì)心偏移中圖分類號：THI6；TP242文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1001—3997(2013)05一O189—03StabilityAnalysisofQuadrupedWalkingRobotLIUXi-xia，WANGShu-hai，JINYi，HONGSheng-yao(DepartmentofMechanicalEngineerin
3、g，AcademyofArmoredForceEngineering，Beijing100072，China)Abstract：TheinstantozteouscentroidcoordinatesoftherobotiscJculatedbasedonthequadrupedsimulatingrobotmodel，andthecharacteristicsoftheinstantaneouscentroidmotion~nderstraightwalkingconditionisg／yen．Acontr
4、astbetweenthedispltwementofinstantaneouscentroidandthedisplacement(geometriccenterisana1)zed，whichiscausedbythedynamicinfluenceofeach，n(module．The．stability"marginbasedoninstantaneouscentroidiscMculatedandanalyzedbythestabilityexpressions’staticgait．Itshows
5、thestabilitymarginbasedoninstcmtaneouscentroidismoreOrCuratethanstabilitymarginbasedongeometriccenter．AndstabilitymarginbasedOllgeometriccenteriseasiertobeusedonstatic￡contro1．KeyWords：QuadrupedRobot；StabilityMargin；DeviationofMassCenterlI石運(yùn)動穩(wěn)定性是平衡穩(wěn)定性概念的直接推
6、廣，隨著仿生學(xué)在機(jī)器人科學(xué)中的應(yīng)用，必將對機(jī)器人的運(yùn)動穩(wěn)定性問題提出更高的要求。以步行機(jī)器人為例，為了能夠迅速有效地完成任務(wù)，就要求它們具有良好的抗干擾能力和較高的運(yùn)動穩(wěn)定性。所以，穩(wěn)定性的問題就有極其重要的理論和實(shí)際意義。對仿生機(jī)器人穩(wěn)定性的研究將是一個越來越受到重視的問題，基于一種仿生四足步行圖1四足步行機(jī)器人三維模型機(jī)器人對其在運(yùn)動過程中的質(zhì)心偏移及穩(wěn)定裕度進(jìn)行了計算分Fig．13-DModeloftheQuadrupedWalkingRobot析。表1四足步行機(jī)器人主要尺寸參數(shù)Tab．1MajorSi
7、zeParametersofQuadrupedWalkingRobot2仿生機(jī)器人模型所研究的四足步行機(jī)器人是基于對四足哺乳動物的腿部骨骼結(jié)構(gòu)進(jìn)行的仿生設(shè)計。機(jī)器人的腿部為開鏈運(yùn)動機(jī)構(gòu)，單腿有4個驅(qū)動關(guān)節(jié)，主動關(guān)節(jié)包括髖關(guān)節(jié)(兩個轉(zhuǎn)動自由度)、膝關(guān)節(jié)3瞬時質(zhì)心的計算和腕關(guān)節(jié)，末端為彈性阻尼元件，腿部由多連桿機(jī)構(gòu)組成，通過液關(guān)于四足步行機(jī)器人的很多研究中一般需要滿足假設(shè)：與機(jī)壓驅(qū)動實(shí)現(xiàn)邁腿運(yùn)動，腿部關(guān)節(jié)采用對頂?shù)呐渲梅绞?3]。液壓驅(qū)動體質(zhì)量相比腿的質(zhì)量可以忽略不計且機(jī)體的質(zhì)心位置與機(jī)體的可以使機(jī)構(gòu)簡化、布局緊
8、湊，并且能承受較大載荷。機(jī)體簡化為一幾何中心重合。這樣不管步行機(jī)器人的腿如何擺動機(jī)器人總質(zhì)心個長方體，三維模型，如圖1所示。部分尺寸參數(shù)，如表l所示。的位置始終與機(jī)體幾何中心的位置重合。這種簡化使得機(jī)器人的來稿日期：2012-07一】5基金項(xiàng)目：國防基礎(chǔ)科研項(xiàng)日(B23201l0005)作者簡介：劉西俠，(1974一)，男，河北滄州人，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究JYI~I：軍用車輛總體理論與
