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1、 步行机器人论文：基于仿生学和被动行走原理的动态步行步行机器人论文：基于仿生学和被动行走原理的动态步行理论与系统研究理论与系统研究【中文摘要】以低能耗运行的行走机构有着巨大的社会意义与应用价值。由 McGeer 提出的基于被动原理的动态步行是一种不同于传统主动双足步行的研究思路,其更强调对人类步行本质特征的研究。基于被动行走原理的动态步行是实现低能耗自然行走的一个可行的解决方案。多国研究者们对基于被动行走原理的动态步行的研究已经初具系统性,但是,仍然有许多问题是这个方向的研究者所共同面对的。在维持低能耗的前提下,进一步提高行走的稳定性以及应对崎岖路面的抗扰性;人类行走内在机理的进一步探究,并利
2、用仿生学原理设计出更易实现控制方法及机器人样机;使机器人像人类一样拥有多种行走模态。本文旨在深入系统分析人类行走系统机理和功能实现的基础上,利用被动行走原理和仿生学方法研究易于应用在实时仿真平台或双足步行机器人系统上的高效稳定行走的动态步行理论。建立抽象点质量模型在对基于被动步行原理的动态步行理论的研究中具有基础意义,圆规机器人点足模型对推动基于被动步行原理的步行机的前期发展起到了重要作用。但是圆规机器人点足模型并不能正确的反应人类踝关节的作用,某些研究中对腿部连杆与地面间加入的较大的力矩也是不合理的。于是带可控脚部连杆的圆规机器人抽.【英文摘要】The walker with low ene
3、rgy consumption has great social significance and application value. Passive walking which proposed by the McGeer is a different way from the traditional research ideas. It emphasizes the study of essential characteristics of human walking. Dynamic walking theory based on passive walking is a viable
4、 option to achieve low-power.The theoretical research on passive dynamic walking has begun systematic. However, there are still many issues which need researchers in this direction to f.【关键词】步行机器人 被动动态步行 仿生学 简单力矩函数 上身平衡位置 仿轮行走 能耗【英文关键词】biped walker passive dynamic walking bionics minimalistic torque
5、 function equilibrium position of upper body wheel-like walking energy consumption【索购全文索购全文】联系联系Q Q1 1：138113721138113721 Q Q2 2：139938848139938848【目录】基于仿生学和被动行走原理的动态步行理论与系统研究 前言 4-5 摘要 5-7 ABSTRACT 7-8 第 1 章 绪论 12-20 1.1 问题的提出与研究意义 12-13 1.2 相关问题的国内外研究现状 13-17 1.2.1 双足步行领域的国内外研究现状 13-14 1.2.2 基于被动行
6、走原理的双足动态步行方向的国内外研究现状 14-15 1.2.3 双足动态步行机控制方法的国内外研究现状 15-17 1.2.4 存在的问题 17 1.3 本文的主要内容与结构安排 17-20 第 2 章 带可控脚部连杆的圆规机器人的抽象模型的建立与分析 20-28 2.1 引言 20 2.2 抽象模型的建立 20-24 2.2.1 模型描述 20-21 2.2.2 混合动态模型 21-24 2.3 脚部连杆长度与行走能耗的关系 24-27 2.4 小结 27-28 第 3 章 基于简单力矩函数的神经网络预测控制 28-44 3.1 引言 28 3.2 简单力矩函数 28-29 3.3 应用简
7、单力矩函数的仿真实验及结果 29-32 3.3.1 不同坡度的稳定行走与能量输入的关系 29-30 3.3.2 平地行走 30-31 3.3.3 一次变路况行走 31-32 3.4 应用简单力矩函数的实体样机实验 32-33 3.5 基于简单力矩函数的神经网络预测控制 33-35 3.6 NPFM 的实现方法 35-38 3.6.1 目标极限环 MAP 简化 35-37 3.6.2 神经网络行走模型 37 3.6.3 寻优 37-38 3.7 应用 NPFM 的仿真实验结果 38-39 3.7.1 平地行走 38 3.7.2 一次变路况行走 38-39 3.7.3 随机颠簸路面行走 39 3.
8、8 讨论 39-42 3.8.1 能耗与复杂度 39-41 3.8.2 记忆与计算量 41 3.8.3 问题及展望 41-42 3.9 小结 42-44 第 4 章 仿轮行走策略及其在带活动上身的步行机上的应用 44-56 4.1 引言 44 4.2 带活动上身的机器人的理论模型描述 44-45 4.3 仿轮行走策略 45-46 4.4 应用简单控制使步行机稳定行走 46-49 4.5 应用非线性预测控制达到仿轮行走策略 49-54 4.5.1 应用非线性预测控制 49-50 4.5.2 零状态起步 50-52 4.5.3 变步距行走 52-54 4.6 小结 54-56 第 5 章 上身平衡
9、位置对步行机行走的影响 56-70 5.1 引言 56 5.2 上身平衡位置对行走速度的影响 56-59 5.3 上身平衡位置对支撑踝力矩的影响 59 5.4 带活动上身的虚拟样机模型 59-63 5.5 虚拟样机的行走控制 63-68 5.5.1 虚拟样机恒速行走实验 63-67 5.5.2 虚拟样机变速行走实验 67-68 5.6 小结 68-70 第 6 章 全文总结 70-72 6.1 本文的主要创新性工作 70-71 6.2 进一步需研究的问题 71-72 附录 72-75 A 不同上身平衡位置对应的行走速度曲线表 72-75 参考文献 75-79 攻读硕士学位期间发表论文及参加科研项目 79-80 致谢 80
