六足楼梯攀爬机器人设计及其步态优化研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wulixx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
楼梯本质上是为有腿生物设计的。本文设计了一种六足楼梯攀爬机器人,并对其楼梯攀爬的步态进行了优化研究。本文主要的研究内容和结果有:   首先,设计了一种六足楼梯攀爬机器人,详细介绍了该机器人的设计方案并且进行了相关的计算。该机器人设计以行走效率和稳定性为主要的设计目标,采用了六足设计方案,可以很好地适应楼梯和其他不平整的地面环境,从而可以获得良好的机动性能和较好的稳定裕度。机器人的后腿除了3个转动关节外,还具有两个伸缩关节,这种设计可使机器人在楼梯攀爬过程中具有较好的维持机器人本体姿态平衡的能力。机器人腿部运动机构设计采用了锥齿轮对和丝杆螺母副传动机构,提高了空间利用率和传动效率。采用电机制动和双向离合器的制动方案,使机器人具有较好的断电保护功能,提高了系统的安全性。   其次,采用Denavit-Hartenberg法对六足楼梯攀爬机器人的前腿和后腿进行正运动学和逆运动学分析,推导出正运动学和逆运动学模型。采用拉格朗日功能平衡法对前腿和后腿的多刚体动力学模型进行分析,推导出动力学模型。为步态规划与优化分析提供了条件。   最后,利用多目标进化算法对机器人的平地行走步态与楼梯攀爬步态进行了优化研究。针对三角步态模式,以能量消耗最小和力矩变化最小作为优化指标,对机器人的平地行走进行步态优化;以机器人的关节冲击最小和运动时间最短为优化指标,对机器人向上楼梯攀爬步态进行了优化。利用三维仿真软件对机器人的优化步态进行虚拟仿真实验,研究结果表明本文所设计的六足楼梯攀爬机器人方案能够很好地实现楼梯攀爬功能,本文优化的步态轨迹可以保证该机器人在平地行走和楼梯攀爬过程中运动的流畅性和平稳性。
其他文献
随着汽车工业的飞速发展,有关汽车驾驶模拟器的研究愈来愈受到人们的重视。汽车驾驶模拟器可用于对驾驶行为和运动性能进行研究,也可用于对驾驶员的培训。其相关研究工作在室内
学位
交流电源在出厂前通常需要进行带负载能力测试和放电测试,以检验其技术指标和工作性能。交流电子负载是一种基于电力电子技术和自动控制技术的电力电子装置,它能根据需要准确灵
交通事故伤害已成为对人类生命安全的严重威胁,建立一个快速、高效的应急救援系统,推动我国交通事故应急救援模式的转变,具有重大的现实意义。传统的交通事件检测的研究专注
化学发光是在进行化学反应过程中伴随的一种光辐射现象,具有灵敏度高、无需外加光源即可被相机捕捉到光源信息。基于化学发光法具有的上述优势,本论文拟系统研究化学发光溶液作为射流示踪剂的可行性,并探索开发一套用于射流浓度场扩散规律研究的实验装置和测试分析系统,达到能无接触、无干扰、实时动态地获得瞬态浓度场整体信息的目的。本文主要研究内容如下:(1)化学发光示踪溶液体系的优化选择与标定研究。本文选取并探索过
汽车制动软管作为传递制动力的重要汽车零部件,其受压膨胀性能是决定汽车制动灵敏度的重要因素之一。现有制动软管的膨胀量检测装置存在自动化程度低、操作繁琐、压力发生系
因具有摩擦小、精度高、无污染、寿命长等优点,气体轴承被广泛应用于微电子制造和超精密定位设备中,而随着下一代光刻曝光、激光干涉测量和半导体检测技术的发展,超精密运动定位不仅要求定位精度更高,还要求必须在真空或超洁净环境中进行,但真空环境下静压气体轴承性能与大气环境下相比较变化显著。目前对于真空条件下静压气体轴承润滑理论的研究比较少,而且多以单一的连续流为基础,未考虑过渡流和分子流对轴承内部流场的影响
无刷直流电动机以其运行效率高、结构简单、运行可靠、维护方便、与直流电机类似的调速性能等一系列优点,目前在工业领域有着非常广泛的应用。本文以TI的TMS320LF2407A为核心控制芯片,用MOSFET开关管和IRF540搭建全桥驱动电路,和一些简单的外围电路,实现了无刷直流电机驱动器的硬件设计;其次对于电机,设计了辨识实验辨识出电机模型和参数;利用Simulink软件建立了电机和驱动器的仿真模型,
NVOD视频服务器是准视频点播系统中NVOD业务实现的关键部分。它可以进行NVOD节目单的自动编排,节目业务信息和实体信息的存储,完成节目码流复用和码流推送等复杂的功能,决定
生物医学工程是21世纪最重要的科学研究领域之一。人类四肢周围神经损伤后的修复也随即成为国内外学者纷纷研究的重点、难点。近年来,随着生物显微医学技术和计算机技术的快
广播全台网是一种用来处理声音信号的计算机系统,在数字广播电台中广播全台网占据着相当重要的位置,它的基本功能为实现从节目录制、节目审核、节目管理、播出编排、节目播出