教學(xué)用雙足步行機(jī)器人前向運(yùn)動(dòng)建模與研究

張 蔓， 高宇博， 李 軍， 王妍瑋， 于惠力

(哈爾濱石油學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150028)

研究與設(shè)計(jì)

教學(xué)用雙足步行機(jī)器人前向運(yùn)動(dòng)建模與研究

張 蔓， 高宇博， 李 軍， 王妍瑋， 于惠力

(哈爾濱石油學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150028)

針對(duì)教學(xué)用雙足步行機(jī)器人樣機(jī)，建立五連桿物理模型，對(duì)前向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，運(yùn)用正運(yùn)動(dòng)學(xué)理論建立運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，結(jié)合機(jī)器人樣機(jī)實(shí)際參數(shù)，推導(dǎo)出該雙足機(jī)器人各關(guān)節(jié)速度函數(shù)及重心坐標(biāo)；在此基礎(chǔ)上采用ADAMS軟件建立機(jī)器人正向運(yùn)動(dòng)模型，通過(guò)仿真得到關(guān)節(jié)角度變化曲線，進(jìn)而得到雙足機(jī)器人步行過(guò)程中關(guān)節(jié)角度的變化規(guī)律。

教學(xué)；雙足機(jī)器人；步態(tài)；模型

雙足機(jī)器人能模仿人類行走，代替人類去危險(xiǎn)的場(chǎng)所作業(yè)。雙足機(jī)器人具有和地面接觸面積小，對(duì)地面環(huán)境要求不高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在行走不穩(wěn)定、速度不能過(guò)快、重心不穩(wěn)等問(wèn)題。因此，研究雙足機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃非常重要。本文主要研究的是一種用于教學(xué)演示及比賽用的雙足六自由度狹窄足機(jī)器人。

1 雙足步行機(jī)器人樣機(jī)基本參數(shù)

教學(xué)用雙足步行機(jī)器人樣機(jī)如圖1所示，為建立雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，采集了機(jī)器人的身高、體重、關(guān)節(jié)長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)，雙足步行機(jī)器人樣機(jī)參數(shù)見(jiàn)表1。

圖1 雙足步行機(jī)器人樣機(jī)

表1 雙足步行機(jī)器人樣機(jī)參數(shù)

身高/cm體重/kg髖關(guān)節(jié)到腰上部(S3)/cm踝關(guān)節(jié)到髖關(guān)節(jié)(S2)/cm腳底板到踝關(guān)節(jié)(S1)/cm240