轮腿机器人跳跃控制研究
发布时间：2021-02-18 10:59
轮腿机器人具有行进速度快,适应能力强,运动灵活性高等优点,因此在未来的生产生活、救援救灾和太空探索中都有很大的应用潜力与价值。为了进一步增强轮腿机器人的环境适应能力以及应急应变能力,本文主要围绕轮腿机器人跳跃规划与控制展开研究,主要包括以下三个方面。单腿机器人周期性连续跳跃机理研究。该部分的研究主要分为三个方面:基于双质量弹簧倒立摆（TMSLIP）模型的关节腿式机器人起跳机理研究、基于最佳接近速度（OAV）的落地接触力控制策略研究和基于庞加莱映射的双质量弹簧阻尼倒立摆（TMSDLIP）模型着地参数选择研究。在起跳相、腾空相、落地准备相和着地相分别使用不同的双质量简化模型来规划其上、下质量质心的轨迹,再通过庞加莱映射的理论将这些轨迹整合,使其能够实现周期性连续的运动,然后经由单腿机器人质心与双质量简化模型质心之间的映射关系,将模型上、下质量质心的轨迹通过单腿机器人的运动学方程映射到单腿机器人的关节空间,最后用单腿机器人动力学计算得到关节前馈力矩,为控制参数的选择提供理论依据。理论上来说,只要机器人的驱动单元出力能够满足规划的需要,那么使用这种规划方法就能够实现机器人任意高度的跳跃。轮腿机...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究的背景和意义
1.3 国内外研究现状及分析
1.3.1 机器人连续跳跃研究现状
1.3.2 轮腿机器人跳跃研究现状
1.3.3 国内外文献综述简析
1.4 主要研究内容
第2章 单腿机器人周期性连续跳跃机理研究
2.1 引言
2.2 单腿机器人跳跃规划分析
2.3 TMSLIP模型起跳相分析
2.4 最佳接近速度（OAV）
2.4.1 着地TMSDLIP模型的建立与分析
2.4.2 OAV的确定
2.5 双质量模型落地准备相团身运动规划
2.6 基于庞加莱映射的TMSDLIP模型参数选择
2.7 单腿机器人运动学
2.7.1 髋关节坐标系
2.7.2 绝对坐标系
2.8 双质量模型映射到单腿机器人关节空间
2.9 单腿机器人动力学
2.9.1 拉格朗日算子的建立
2.9.2 腾空相动力学方程
2.9.3 接触相动力学方程
2.10 本章小结
第3章 轮腿机器人跳跃机理研究
3.1 引言
3.2 轮腿机器人跳跃规划分析
3.3 双质量简化模型团身相动作规划
3.4 轮腿机器人运动学
3.4.1 髋关节坐标系
3.4.2 绝对坐标系
3.5 轮腿机器人动力学
3.5.1 拉格朗日算子的建立
3.5.2 腾空相动力学方程
3.5.3 接触相动力学方程
3.6 双质量简化模型映射轮腿机器人映射策略选择
3.6.1 起跳相与团身相映射策略选择
3.6.2 着地相映射策略选择
3.7 双质量简化模型映射轮腿机器人
3.7.1 摆腰映射策略
3.7.2 不摆腰映射策略
3.8 本章小结
第4章 机器人跳跃仿真实验
4.1 引言
4.2 基于OAV的落地缓冲策略仿真
4.3 基于庞加莱映射的TMSDLIP模型参数搜索仿真
4.4 单腿机器人周期性连续跳跃仿真
4.4.1 阻抗控制策略的选择
4.4.2 单腿机器人周期性连续跳跃仿真
4.4.3 单腿机器人传统TMSLIP模型周期性连续跳跃仿真
4.5 轮腿机器人跳跃仿真
4.5.1 着地相轨迹映射
4.5.2 着地相力映射
4.6 本章小结
结论
参考文献
附录 A 单腿机器人动力学表达式
附录 B 轮腿机器人动力学表达式
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]二阶系统的复特征根对其鲁棒H∞控制性能的影响[J]. 王占山,王继东,刘秀翀,孙鉴. 东北大学学报(自然科学版). 2019(09)
[2]直接示教机器人的示教助力研究[J]. 谢朝政,刘建群. 机械工程与自动化. 2018(06)
[3]波士顿动力正式推出轮腿式机器人Handle[J]. 大数据时代. 2017(02)
[4]五自由度机械手运动学分析及逆解问题研究[J]. 杨亮亮,刘权庆,时军,应思齐. 机械工程师. 2016(12)
[5]一种基于串联弹性驱动器的柔顺机械臂设计[J]. 张秀丽,谷小旭,赵洪福,王昆. 机器人. 2016(04)
[6]浅析点的速度合成定理[J]. 刘蓟南. 黑龙江科技信息. 2015(21)
[7]跳跃机器人研究现状和趋势[J]. 魏敦文,葛文杰. 机器人. 2014(04)
[8]足式机器人单腿跳跃仿真与实验[J]. 钟建锋,罗欣,余益君. 机械与电子. 2014(04)
[9]移动机器人研究现状及发展趋势[J]. 梁栋,尹晓红,王梦晴. 科技信息. 2014(09)
[10]四足仿生机器人单腿系统[J]. 李满天,蒋振宇,郭伟,孙立宁. 机器人. 2014(01)
博士论文
[1]液压驱动单腿跳跃机器人控制系统研究[D]. 陈志伟.浙江大学 2016
[2]四足机器人主动柔顺及对角小跑步态运动控制研究[D]. 张国腾.山东大学 2016
硕士论文
[1]液压驱动足式机器人单腿关节柔顺控制研究[D]. 张程博.哈尔滨工业大学 2019
[2]液压单腿机器人的设计与竖直跳跃控制研究[D]. 王振楠.哈尔滨工业大学 2018
[3]液压足式机器人单关节柔顺控制的研究[D]. 夏江.哈尔滨工业大学 2017
[4]欠驱动单腿机器人膝踝协调运动研究[D]. 吴伟男.浙江大学 2017
[5]双足机器人运动控制系统的研究[D]. 查望华.浙江大学 2016
[6]四足机器人液压驱动系统设计与控制研究[D]. 钟建锋.华中科技大学 2014
本文编号：3039464
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究的背景和意义
1.3 国内外研究现状及分析
1.3.1 机器人连续跳跃研究现状
1.3.2 轮腿机器人跳跃研究现状
1.3.3 国内外文献综述简析
1.4 主要研究内容
第2章 单腿机器人周期性连续跳跃机理研究
2.1 引言
2.2 单腿机器人跳跃规划分析
2.3 TMSLIP模型起跳相分析
2.4 最佳接近速度（OAV）
2.4.1 着地TMSDLIP模型的建立与分析
2.4.2 OAV的确定
2.5 双质量模型落地准备相团身运动规划
2.6 基于庞加莱映射的TMSDLIP模型参数选择
2.7 单腿机器人运动学
2.7.1 髋关节坐标系
2.7.2 绝对坐标系
2.8 双质量模型映射到单腿机器人关节空间
2.9 单腿机器人动力学
2.9.1 拉格朗日算子的建立
2.9.2 腾空相动力学方程
2.9.3 接触相动力学方程
2.10 本章小结
第3章 轮腿机器人跳跃机理研究
3.1 引言
3.2 轮腿机器人跳跃规划分析
3.3 双质量简化模型团身相动作规划
3.4 轮腿机器人运动学
3.4.1 髋关节坐标系
3.4.2 绝对坐标系
3.5 轮腿机器人动力学
3.5.1 拉格朗日算子的建立
3.5.2 腾空相动力学方程
3.5.3 接触相动力学方程
3.6 双质量简化模型映射轮腿机器人映射策略选择
3.6.1 起跳相与团身相映射策略选择
3.6.2 着地相映射策略选择
3.7 双质量简化模型映射轮腿机器人
3.7.1 摆腰映射策略
3.7.2 不摆腰映射策略
3.8 本章小结
第4章 机器人跳跃仿真实验
4.1 引言
4.2 基于OAV的落地缓冲策略仿真
4.3 基于庞加莱映射的TMSDLIP模型参数搜索仿真
4.4 单腿机器人周期性连续跳跃仿真
4.4.1 阻抗控制策略的选择
4.4.2 单腿机器人周期性连续跳跃仿真
4.4.3 单腿机器人传统TMSLIP模型周期性连续跳跃仿真
4.5 轮腿机器人跳跃仿真
4.5.1 着地相轨迹映射
4.5.2 着地相力映射
4.6 本章小结
结论
参考文献
附录 A 单腿机器人动力学表达式
附录 B 轮腿机器人动力学表达式
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]二阶系统的复特征根对其鲁棒H∞控制性能的影响[J]. 王占山,王继东,刘秀翀,孙鉴. 东北大学学报(自然科学版). 2019(09)
[2]直接示教机器人的示教助力研究[J]. 谢朝政,刘建群. 机械工程与自动化. 2018(06)
[3]波士顿动力正式推出轮腿式机器人Handle[J]. 大数据时代. 2017(02)
[4]五自由度机械手运动学分析及逆解问题研究[J]. 杨亮亮,刘权庆,时军,应思齐. 机械工程师. 2016(12)
[5]一种基于串联弹性驱动器的柔顺机械臂设计[J]. 张秀丽,谷小旭,赵洪福,王昆. 机器人. 2016(04)
[6]浅析点的速度合成定理[J]. 刘蓟南. 黑龙江科技信息. 2015(21)
[7]跳跃机器人研究现状和趋势[J]. 魏敦文,葛文杰. 机器人. 2014(04)
[8]足式机器人单腿跳跃仿真与实验[J]. 钟建锋,罗欣,余益君. 机械与电子. 2014(04)
[9]移动机器人研究现状及发展趋势[J]. 梁栋,尹晓红,王梦晴. 科技信息. 2014(09)
[10]四足仿生机器人单腿系统[J]. 李满天,蒋振宇,郭伟,孙立宁. 机器人. 2014(01)
博士论文
[1]液压驱动单腿跳跃机器人控制系统研究[D]. 陈志伟.浙江大学 2016
[2]四足机器人主动柔顺及对角小跑步态运动控制研究[D]. 张国腾.山东大学 2016
硕士论文
[1]液压驱动足式机器人单腿关节柔顺控制研究[D]. 张程博.哈尔滨工业大学 2019
[2]液压单腿机器人的设计与竖直跳跃控制研究[D]. 王振楠.哈尔滨工业大学 2018
[3]液压足式机器人单关节柔顺控制的研究[D]. 夏江.哈尔滨工业大学 2017
[4]欠驱动单腿机器人膝踝协调运动研究[D]. 吴伟男.浙江大学 2017
[5]双足机器人运动控制系统的研究[D]. 查望华.浙江大学 2016
[6]四足机器人液压驱动系统设计与控制研究[D]. 钟建锋.华中科技大学 2014
本文编号：3039464
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