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如何实现双足机器人的步态规划与仿真研究
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机器人汇集了当今世界在机电、材料、计算机、传感器、控制技术等多个学科领域的尖端技术，机器人技术代表了机电一体化的最高成就，是二十世纪人类最伟大的成果之一。机器人中的两足步行机器人虽然只有近四十年的历史，但是由于它独特的适应性和拟人性，成为了机器人领域的一个重要发展方向。课题旨在设计一种双足人形机器人平台，在此基础上对双足机器人的步行机理进行研究，为进一步设计自主的智能双足人形机器人积累经验。本文首先设计了两足步行机器人的本体结构，并讨论了关节自由度的设置和驱动系统的配置问题。然后，基于D-H矩阵对该机器人进行了正逆运动学分析，该方法运算简便、直观易懂。在运动学建模的基础上，基于拉格朗日动力学方程进行机器人的动力学建模，该建模方法可以方便地分析各关节所需的驱动力矩，作为动力学分析和机器人电机选型的依据。机器人采用离线规划一再线调整的行走方式，其中，对机器人离线规划提出三步规划法。首先，结合对人类行走步态的研究，规划机器人行走姿态及轨迹;在此基础上建立并求解运动学方程，获得机器人行走时各关节的转角曲线;最后，针对前向运动与侧向运动之间的耦合，对求得的运动曲线进行修正，使机器人在保证稳定的前提下，动作更加流畅。应用虚拟样机技术，对机器人行走步态进行仿真实验。在Pro/e中建立机器人的简化模型，导入仿真软件Adams中，得到的运动曲线控制虚拟样机模型的关节运动。通过仿真实验获得机器人行走时的动态图像及实验数据，验证步态规划方法的可行性。在进行仿真的过程中，可以进行动态仿真过程观察、模型更改以及仿真结果的处理工作，同时获得了小型仿人机器人的行走速度。
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