跳躍機(jī)器人軌跡規(guī)劃及控制仿真研究.pdf

1、跳躍機(jī)器人具有運(yùn)動(dòng)靈活度高,環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于考古探測(cè)、星際探索、軍事偵察、地質(zhì)勘探、森林防護(hù)、搶險(xiǎn)救災(zāi)以及反恐救援等地勢(shì)復(fù)雜的情況。近三十年來(lái),對(duì)跳躍機(jī)器人的研究大都集中于腿型跳躍機(jī)器人。這種跳躍機(jī)器人仿生度高,運(yùn)動(dòng)靈活性好,但是由于其高度非線性和強(qiáng)耦合特性,增加了運(yùn)動(dòng)分析和控制的難度。
　　 本文將跳躍機(jī)器人抽象成一個(gè)平面冗余機(jī)器人,分階段分析了跳躍機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性。通過(guò)引入虛擬被動(dòng)關(guān)節(jié),建立了跳躍機(jī)器

2、人浮動(dòng)基模型,利用拉格朗日方法推導(dǎo)了跳躍運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一的動(dòng)力學(xué)方程,從約束變換角度區(qū)分運(yùn)動(dòng)的不同階段,并給出了離地的判斷條件。
　　 根據(jù)跳躍機(jī)器人起跳階段和落地階段任務(wù)空間的要求,利用可變五次多項(xiàng)式分別規(guī)劃了跳躍機(jī)器人起跳階段和落地階段任務(wù)空間軌跡。利用梯度投影法求解起跳階段關(guān)節(jié)空間軌跡,并從速度可操作性和動(dòng)能最優(yōu)方面對(duì)關(guān)節(jié)空間軌跡進(jìn)行優(yōu)化。
　　 在分析騰空相跳躍機(jī)器人的欠驅(qū)動(dòng)特性基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了跳躍機(jī)器人等效全驅(qū)動(dòng)模型。并

3、利用梯度投影法求解主動(dòng)關(guān)節(jié)軌跡。針對(duì)求解過(guò)程易出現(xiàn)動(dòng)力學(xué)奇異這一問(wèn)題做出了探討。
　　 綜合運(yùn)用MATLAB/Simulink和MATLAB/SimMechanics仿真平臺(tái),建立了跳躍機(jī)器人控制器模型和機(jī)構(gòu)模型,對(duì)跳躍機(jī)器人進(jìn)行了關(guān)節(jié)空間軌跡跟蹤控制仿真分析。
　　 利用跳躍機(jī)器人浮動(dòng)基模型,建立了跳躍機(jī)器人狀態(tài)空間模型。采用設(shè)計(jì)趨近律的方法在任務(wù)空間上設(shè)計(jì)滑?？刂破?直接對(duì)任務(wù)空間軌跡進(jìn)行控制。在MATLAB/Sim