月面四足移动机器人系统力学建模及轨迹规划
发布时间：2022-08-07 20:34
深空探测设备在太空及地外天体环境中的运动能力制约着深空探测任务的进一步执行。行星探测器以轮式探测工具为主,在面对非结构化地形时表现的机动性能较差,相比之下,足式机器人具有较大的发展潜力及空间。目前,美国、德国等国家的相关研究机构已经研制出了行星探测足式机器人,但大都采用静步态行走方式,虽然保证了机器人的运动稳定性,却降低了机器人的灵活性,间接的限制了机器人的探测范围。若能够合理地规划足式探测器的运动过程,采用动步态行走,可大大提升足式探测器的探测范围和执行探测任务的效率。足式机器人的轨迹规划问题是关于如何在满足机器人动力学方程等物理约束条件的情况下生成足式机器人运动的问题,是足式机器人领域内的研究热点,不少研究人员提出了各自的轨迹规划方法,这些规划方法大都针对足-地相互作用模型为刚性接触模型的足式机器人,一般不适用于在松软地面环境中执行探测任务的星球探测足式机器人。因此,本文以月面四足移动机器人系统为研究对象,提出了一种考虑于足-地相互作用力学特性的机器人轨迹规划方法,为后续月面足式机器人在月表复杂环境下实现动态运动提供支持。针对月球表面松软易变形的特点,建立了月面四足机器人的运动学模...
【文章页数】：74 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 课题研究背景
1.3 国内外研究现状
1.3.1 月面足式移动机器人系统研究现状
1.3.2 足式机器人动力学建模及研究现状
1.3.3 足式机器人轨迹规划研究现状
1.4 国内外文献综述简析
1.5 本文主要研究内容
第2章 月面四足机器人运动学及动力学建模
2.1 引言
2.2 月面四足机器人简介
2.3 月面四足机器人运动学建模
2.3.1 月面四足机器人机体运动学建模
2.3.2 月面四足机器人单腿位置分析
2.3.3 考虑滑移的月面四足机器人正向运动学建模
2.4 考虑关节力和足地力的月面四足机器人动力学建模
2.4.1 月面四足机器人足-地力学模型
2.4.2 月面四足机器人关节力学模型
2.4.3 基于Lagrange法的月面四足机器人动力学建模
2.5 本章小结
第3章 基于Gauss伪谱法的月面四足机器人轨迹规划方法
3.1 引言
3.2 月面四足机器人轨迹规划问题描述
3.3 基于Gauss伪谱法的月面四足机器人状态轨迹的离散化
3.4 Gauss伪谱法网格自适应调整方法
3.4.1 月面四足机器人轨迹规划误差评估方法
3.4.2 Gauss伪谱网格调整方法
3.5 本章小结
第4章 月面四足机器人轨迹规划及运动过程仿真分析
4.1 引言
4.2 月面四足机器人动力学仿真系统构建
4.3 月面四足机器人模型参数设定
4.4 月面四足机器人轨迹规划仿真验证
4.5 月面四足机器人仿真分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]月面服务机器人研究进展及发展设想[J]. 韩亮亮,陈萌,张崇峰,张玉花. 载人航天. 2018(03)
[2]两足机器人步态的参数化设计及优化[J]. 窦瑞军,马培荪,谢玲. 机械工程学报. 2002(04)
博士论文
[1]自由漂浮空间机器人路径规划及控制方法研究[D]. 曾祥鑫.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于柔性及反驱特性的六足机器人建模与仿真研究[D]. 金马.哈尔滨工业大学 2018
[3]含间隙铰链机构非线性接触力和碰撞动力学研究[D]. 王旭鹏.西北工业大学 2016
[4]电驱动大负重比六足机器人结构设计及其移动特性研究[D]. 庄红超.哈尔滨工业大学 2014
[5]带有非完整约束的欠驱动航天器控制方法研究[D]. 庄宇飞.哈尔滨工业大学 2012
[6]非结构地形轮足式移动机器人设计与步态规划研究[D]. 赵旦谱.清华大学 2010
[7]高超声速滑翔式再入飞行器轨迹优化与制导方法研究[D]. 雍恩米.国防科学技术大学 2008
[8]多足步行机器人运动及力规划研究[D]. 王新杰.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]水下六足机器人移动系统力学建模及仿真研究[D]. 汪昆鹏.哈尔滨工业大学 2018
[2]空间望远镜运动轨迹规划研究[D]. 杨智科（Yang Chihk’o）.哈尔滨工业大学 2018
[3]串联弹性关节控制与交互刚度辨识[D]. 吕铖杰.浙江大学 2015
本文编号：3671001
【文章页数】：74 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 课题研究背景
1.3 国内外研究现状
1.3.1 月面足式移动机器人系统研究现状
1.3.2 足式机器人动力学建模及研究现状
1.3.3 足式机器人轨迹规划研究现状
1.4 国内外文献综述简析
1.5 本文主要研究内容
第2章 月面四足机器人运动学及动力学建模
2.1 引言
2.2 月面四足机器人简介
2.3 月面四足机器人运动学建模
2.3.1 月面四足机器人机体运动学建模
2.3.2 月面四足机器人单腿位置分析
2.3.3 考虑滑移的月面四足机器人正向运动学建模
2.4 考虑关节力和足地力的月面四足机器人动力学建模
2.4.1 月面四足机器人足-地力学模型
2.4.2 月面四足机器人关节力学模型
2.4.3 基于Lagrange法的月面四足机器人动力学建模
2.5 本章小结
第3章 基于Gauss伪谱法的月面四足机器人轨迹规划方法
3.1 引言
3.2 月面四足机器人轨迹规划问题描述
3.3 基于Gauss伪谱法的月面四足机器人状态轨迹的离散化
3.4 Gauss伪谱法网格自适应调整方法
3.4.1 月面四足机器人轨迹规划误差评估方法
3.4.2 Gauss伪谱网格调整方法
3.5 本章小结
第4章 月面四足机器人轨迹规划及运动过程仿真分析
4.1 引言
4.2 月面四足机器人动力学仿真系统构建
4.3 月面四足机器人模型参数设定
4.4 月面四足机器人轨迹规划仿真验证
4.5 月面四足机器人仿真分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]月面服务机器人研究进展及发展设想[J]. 韩亮亮,陈萌,张崇峰,张玉花. 载人航天. 2018(03)
[2]两足机器人步态的参数化设计及优化[J]. 窦瑞军,马培荪,谢玲. 机械工程学报. 2002(04)
博士论文
[1]自由漂浮空间机器人路径规划及控制方法研究[D]. 曾祥鑫.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于柔性及反驱特性的六足机器人建模与仿真研究[D]. 金马.哈尔滨工业大学 2018
[3]含间隙铰链机构非线性接触力和碰撞动力学研究[D]. 王旭鹏.西北工业大学 2016
[4]电驱动大负重比六足机器人结构设计及其移动特性研究[D]. 庄红超.哈尔滨工业大学 2014
[5]带有非完整约束的欠驱动航天器控制方法研究[D]. 庄宇飞.哈尔滨工业大学 2012
[6]非结构地形轮足式移动机器人设计与步态规划研究[D]. 赵旦谱.清华大学 2010
[7]高超声速滑翔式再入飞行器轨迹优化与制导方法研究[D]. 雍恩米.国防科学技术大学 2008
[8]多足步行机器人运动及力规划研究[D]. 王新杰.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]水下六足机器人移动系统力学建模及仿真研究[D]. 汪昆鹏.哈尔滨工业大学 2018
[2]空间望远镜运动轨迹规划研究[D]. 杨智科（Yang Chihk’o）.哈尔滨工业大学 2018
[3]串联弹性关节控制与交互刚度辨识[D]. 吕铖杰.浙江大学 2015
本文编号：3671001
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