【摘 要】
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仿人机器人由于其“类人”的特性有着其它机器人无法比拟的优点,因此一直是国内外学者的研究热点。获得仿人机器人精确的动力学模型,是后续对其开展各种步态规划、稳定与精确
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仿人机器人由于其“类人”的特性有着其它机器人无法比拟的优点,因此一直是国内外学者的研究热点。获得仿人机器人精确的动力学模型,是后续对其开展各种步态规划、稳定与精确控制等研究的前提条件。
本文在分析人类行走特性的基础上,提出了一种改进的建模方法,即在仿人机器人关节处采用双向动力学建模的方法。该方法考虑了关节处两个不同传输方向的功率传输效率,根据地面约束力和关节力矩的定义,将仿人机器人简化为五连杆结构,采用Lagrange方程建立仿人机器人的双向动力学模型。研究中对双向动力学模型进行计算机仿真,并在小型仿人机器人SHR-6S平台上进行对比实验,实验结果验证了该双向动力学模型的有效性。
在Adams和Matlab/Simulink中分别建立仿人机器人的机械模型、控制模型,并将两个模型通过Adams/Control接口模块进行对接,搭建出能够在控制系统软件Matlab环境下实现交互式联合仿真的技术平台。
对仿人机器人动力学模型参数辨识进行了研究。以建立的仿真虚拟样机为研究对象,首先采用递推最小二乘法辨识仿人机器人的动力学方程参数,并设计辨识仿真实验辨识出动力学方程中的参数值。另外,考虑到关节处的运动特性,进行了关节处阻尼系数和转子转动惯量参数辨识。最后应用辨识仿真实验得到的辨识参数进行模型仿真实验,以及在虚拟样机平台上进行运动仿真,观察到两者之间的变化过程基本保持一致。
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