仿人机器人髋关节和骨盆的设计与分析

发布时间：2023-04-16 21:31

　　当前,机器人被广泛应用于恶劣环境下的抢险救灾任务,如森林救火、地震救援等。在这些特殊环境下,机器人能协助人类完成危险任务,从而减少人员伤亡。然而,传统的轮式机器人和履带机器人,由于其运动方式的局限性,不适合在复杂环境下工作。仿人机器人具有支撑域小、灵敏度高的优点,在该环境下工作有一定的优势,因此,对仿人机器人的研究具有重要意义。而髋关节与骨盆的设计方法和运动过程影响着仿人机器人行走的稳定性。因此,本文设计了一种新型的髋关节和骨盆结构,并用一种新的步态规划方法分析了它在步态中的作用,研究的主要内容如下:首先,设计了一种电机—液压混合驱动的仿人机器人髋关节和骨盆结构。基于人在行走过程中髋关节和骨盆的运动特点,优化仿人机器人髋关节和骨盆的自由度分布。选用伺服液压缸为髋关节在偏航方向运动的原动件,通过两套连杆机构,将伺服液压缸的直线运动转化为旋转运动,使得髋关节在偏航方向旋转。选用高扭矩电机为髋关节和骨盆在其余方向运动的原动件,选用谐波减速器为传动件,并设计出了各个关节的电机驱动模块。在保证各个关节不发生干涉、驱动性能达标、结构紧凑的前提下,设计出了仿人机器人髋关节和骨盆的完整结构。然后,对仿...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题概述
    1.2 国内外研究现状与分析
    1.3 本文的主要工作与结构
第2章 仿人机器人髋关节和骨盆的结构设计
    2.1 引言
    2.2 关节处的模块化设计
    2.3 髋关节偏航方向连杆机构的设计
    2.4 髋关节和骨盆的整体结构设计
    2.5 本章小结
第3章 仿人机器人髋关节和骨盆的控制
    3.1 引言
    3.2 伺服液压缸的位置控制建模
    3.3 髋关节和骨盆的位置控制
    3.4 本章小结
第4章 仿人机器人髋关节和骨盆的自由度对步态的影响分析
    4.1 引言
    4.2 仿人机器人的数学建模
    4.3 仿人机器人稳定行走判据
    4.4 基于髋关节俯仰自由度的步态生成
    4.5 髋关节和骨盆翻滚自由度对步态的影响分析
    4.6 髋关节偏航自由度对步态的影响分析
    4.7 本章小结
第5章 仿真实验
    5.1 引言
    5.2 伺服液压缸的控制仿真分析
    5.3 髋关节偏航方向控制的仿真分析
    5.4 仿人机器人步态仿真
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间研究成果情况



本文编号：3791915