单腿跳跃机器人关节空间的轨迹规划及跳跃特性研究
| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第11-19页 |
| 1.1 课题的背景及研究意义 | 第11-12页 |
| 1.2 腿型跳跃机器人研究现状 | 第12-16页 |
| 1.2.1 腿型跳跃机器人的国外研究现状 | 第13-15页 |
| 1.2.2 腿型跳跃机器人的国内研究现状 | 第15-16页 |
| 1.3 腿型跳跃机器人研究存在的问题 | 第16-17页 |
| 1.4 本课题主要研究内容 | 第17-19页 |
| 第2章 机器人机构模型分析及结构设计 | 第19-29页 |
| 2.1 引言 | 第19页 |
| 2.2 跳跃生物的腿部生理结构 | 第19-21页 |
| 2.3 影响生物跳跃运动性能的主要因素 | 第21-24页 |
| 2.3.1 肌肉、骨骼等生理结构 | 第21-22页 |
| 2.3.2 肢体的协调运动 | 第22页 |
| 2.3.3 肢体质量分布和尺寸关系 | 第22-24页 |
| 2.4 跳跃机构模型及机理分析 | 第24-25页 |
| 2.4.1 机构运动模型 | 第24-25页 |
| 2.4.2 跳跃机理 | 第25页 |
| 2.5 机器人结构设计 | 第25-28页 |
| 2.6 本章小结 | 第28-29页 |
| 第3章 腿型跳跃机器人运动学与动力学分析 | 第29-43页 |
| 3.1 引言 | 第29页 |
| 3.2 腿型跳跃机器人全过程运动分析 | 第29-30页 |
| 3.3 腿型跳跃机器人运动学分析 | 第30-36页 |
| 3.3.1 机器人的机构分析模型 | 第30-31页 |
| 3.3.2 腿型机器人的质心位置 | 第31-32页 |
| 3.3.3 腿型机器人的质心速度 | 第32-33页 |
| 3.3.4 腿型机器人的各杆的角速度 | 第33-34页 |
| 3.3.5 腿型机器人的各杆的角加速度 | 第34-35页 |
| 3.3.6 腿型机器人的质心加速度 | 第35-36页 |
| 3.4 腿型跳跃机器人动力学分析 | 第36-42页 |
| 3.4.1 起跳过程中的动能 | 第36-37页 |
| 3.4.2 起跳过程中的势能 | 第37页 |
| 3.4.3 起跳过程动力学建模 | 第37-42页 |
| 3.5 本章小结 | 第42-43页 |
| 第4章 基于能耗最小准则的关节空间的轨迹规划 | 第43-61页 |
| 4.1 引言 | 第43页 |
| 4.2 跳跃全周期过程中的约束 | 第43-48页 |
| 4.2.1 边界条件约束 | 第43-45页 |
| 4.2.2 角度限制约束 | 第45页 |
| 4.2.3 地面反力约束 | 第45-46页 |
| 4.2.4 ZMP位置约束 | 第46-47页 |
| 4.2.5 起跳方向约束 | 第47-48页 |
| 4.2.6 电机机械特性约束 | 第48页 |
| 4.3 未知参数求解 | 第48-50页 |
| 4.3.1 广义坐标的求解 | 第48-49页 |
| 4.3.2 地面反力的求解 | 第49-50页 |
| 4.3.3 驱动力矩的求解 | 第50页 |
| 4.4 轨迹规划 | 第50-55页 |
| 4.4.1 设计变量 | 第50-51页 |
| 4.4.2 优化目标函数 | 第51页 |
| 4.4.3 优化算法 | 第51-52页 |
| 4.4.4 优化步骤 | 第52-55页 |
| 4.5 数值仿真 | 第55-60页 |
| 4.5.1 参数的确定 | 第55-56页 |
| 4.5.2 仿真结果 | 第56-60页 |
| 4.6 本章小结 | 第60-61页 |
| 第5章 跳跃特性研究 | 第61-75页 |
| 5.1 引言 | 第61页 |
| 5.2 稳定性分析 | 第61-65页 |
| 5.2.1 地面反作用力分析 | 第61-63页 |
| 5.2.2 ZMP点位置和稳定裕度分析 | 第63-64页 |
| 5.2.3 角动量分析 | 第64-65页 |
| 5.3 动力学特性 | 第65-71页 |
| 5.3.1 脚掌欠驱动转动对跳跃的影响 | 第65-68页 |
| 5.3.2 欠驱动关节与主动关节的动力学耦合特性 | 第68-71页 |
| 5.4 灵巧度分析 | 第71-74页 |
| 5.4.1 质心可操作度及条件数 | 第71-72页 |
| 5.4.2 基于质心运动方向的可操作度 | 第72-74页 |
| 5.5 本章小结 | 第74-75页 |
| 第6章 控制系统设计与样机实验研究 | 第75-83页 |
| 6.1 引言 | 第75页 |
| 6.2 机器人系统仿真 | 第75-78页 |
| 6.2.1 电机系统仿真模型 | 第75-76页 |
| 6.2.2 同步带传动系统仿真模型 | 第76页 |
| 6.2.3 结构本体仿真模型 | 第76-77页 |
| 6.2.4 整体系统的控制原理 | 第77-78页 |
| 6.3 控制系统设计 | 第78-79页 |
| 6.4 腿型跳跃机器人样机实验 | 第79-81页 |
| 6.4.1 实验目的 | 第79-80页 |
| 6.4.2 实验条件 | 第80页 |
| 6.4.3 实验结果与分析 | 第80-81页 |
| 6.5 本章小结 | 第81-83页 |
| 结论 | 第83-85页 |
| 参考文献 | 第85-89页 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 | 第89-91页 |
| 致谢 | 第91页 |
