【正文】 ] 周建成，等. 基于 MATLAB的空間 7R ，2003[23]，1996[24]，2000[25]，1996[26]，1994致 謝在論文成稿之際，我想首先向指導我的老師楊懷玉老師表示衷心地感謝。結合了一個電機帶動齒形帶及傳動輪的轉動做到步行狀態(tài)。4 結論 論文完成的主要工作本文主要完成了一下方面的工作：理論分析與推導計算依據(jù)幾何圖形的封閉型條件，得出數(shù)學模型，根據(jù)數(shù)學模型，求出機構尺寸優(yōu)化的目標函數(shù)。二、選用齒形帶因設計想實現(xiàn)渦輪傳導動力的過程，故用齒形帶與之相互嚙合。一、電機與電源的選擇電機的選擇主要是參照其轉速和功率兩個參數(shù)。每臺電機驅(qū)動一條腿，加重了腿的支撐總量，功耗較大，同時也給控制帶來較大的難度。其三維圖形如下31圖所示：圖31 機體外殼三維圖 傳動系統(tǒng)設計按照驅(qū)動電機的數(shù)量可將四足行走機構劃分為：一臺電機驅(qū)動四條腿可以節(jié)省能量，控制比較簡單，但要實現(xiàn)行走，傳動系統(tǒng)將比較復雜。但是行走機構在步行時腳的位置會改變，有時也會受到地面環(huán)境因素的影響，使得重心經(jīng)常產(chǎn)生很大的偏差，這時就容易發(fā)生翻轉現(xiàn)象，再加上要實現(xiàn)轉彎和爬坡，要想維持重心的不變就顯得更為艱難，這些因素導致目前四足步行速度低，步幅小的問題。圖 217預想設計的軌跡圖同時根據(jù)優(yōu)化出來的尺寸，用MATLAB模擬的腿的軌跡如下圖 218所示：圖218用MATLAB模擬的腿的軌跡由MATLAB所繪出的圖，可以看出優(yōu)化出來的尺寸，實際軌跡與預先設計的軌跡是相符的；同時，該尺寸也滿足預先選定步行機構的步距和抬足高度的大小要求。 機器人腿足端的軌跡和運動分析 機器人腿足端的軌跡分析如圖216建立坐標系xoy，z軸垂直紙面向里，足端的軌跡，既是C點在xoy下的位置坐標方程。圖214四足機器人對角小跑支撐與擺動組合協(xié)調(diào)控制器框圖(4)支撐腿控制器圖215四足機器人對角支撐腿桂制器框圈機體的期望位置由虛擬構件轉化為廣義虛擬力，并通過力分布函數(shù)，分解為作用于前后腿的廣義虛擬力，并由虛擬模型轉化為實際的關節(jié)轉矩，驅(qū)動機體至期望的位置。一旦確定了本體和末端，下一個關鍵步驟是設計一個有效的虛擬構件。對角支撐交互，完成步行運動。虛擬力通過虛擬模型映射成關節(jié)轉矩。步行運動變化為虛擬構件的參數(shù)調(diào)整。虛擬模型將廣義虛擬力映射為相關的實際關節(jié)轉矩。美國麻省理工學院的Prat提出了虛擬模型控制的概念步行機器人虛擬模型控制的要素是虛擬構件和虛擬模型。在四足機器人動態(tài)步行時，擺動腿的非直接力矩控制，對運動的平滑性影響并不明顯，擺動腿的擺動效果也不錯。圖2－11 四桿機構圖其連桿點與D點軌跡具有相似的形狀，該四桿機構的相對尺寸為：將相對尺寸轉換成絕對尺寸為： 根據(jù)D1與D點軌跡相等的原則，進行裝配，其裝配尺寸為：其裝配后的圖形為圖212所示：圖212裝配圖 支撐與擺動組合協(xié)調(diào)控制器(1)問題的提出由于設計上的限制，四足步行機器人在關節(jié)層面上設置驅(qū)動器，關節(jié)層面的驅(qū)動空間是非直覺的。這樣取得的足端軌跡上的 24 個點的坐標值如表 21，這里選定步行機構的步距為 S=14cm，抬足高度 h=。腿機構以二桿組組成，如圖26 所示，A為跨關節(jié)，B為膝關節(jié)，C作為足端。八桿機構具有三個閉環(huán)，其運動鏈基本形式有十六種。腿機構的性能要求有：（1）推進運動、抬腿運動最好是獨立的；（2）機構的輸入和輸出運動關系應盡可能簡單；（3）平面連桿機構不能與其他關節(jié)發(fā)生干涉；（4）實現(xiàn)直線運動的近似程度，不能因直線位置的改變而發(fā)生較大的變化。行走機構的腿機構分為開鏈機構和閉鏈機構兩大類。圖 28 足端軌跡圖實際的足端運動軌跡圖如圖（b）所示，在支撐相描述出比較緩慢的直線段，而在擺動相描繪出快速的凸起曲線段。但是由于四桿機構比較容易產(chǎn)生死鎖現(xiàn)象，腿部機構的工作空間受到了較大限制，同時也增加了控制的難度。B點髖關節(jié)，繞Z軸轉動，轉角為α，懸長為；點為大腿桿的旋轉點，桿長為，其與的延長線的夾角為β；點為大腿桿的旋轉點，桿長為，其與的延長線的夾角為φ；由此可推出A點的運動軌跡方程為：其中：從所周知，在四桿機構中二根桿重合的時候，機構將會出現(xiàn)死點，為了防止四桿機構死點的產(chǎn)生問題，比較實用的做法是規(guī)定一個小腿桿與大腿桿的最小夾角和最大夾角，即在大小腿桿之間的夾角無論在任何情況下都必須要在最小夾角和最大夾角之間：。圖23小腿的擺動約束圖24足端運動空間 閉環(huán)平面四桿機構閉環(huán)平面四桿機構并沒有開鏈式結構承載能力低的缺點，它擁有比較好的剛性和較小的功耗，因此具有較廣泛的應用。但是采用這種機構作為步行機構，在機器人的行走過程中，機器人足端的運動范圍不能夠?qū)崿F(xiàn)整個可達運動空間的覆蓋，大腿桿在轉動時也不能到達所有的區(qū)域。平面運動機構的主要組成部件是大、小腿，而空間運動則是由髖關節(jié)驅(qū)動該平面機構從而實現(xiàn)。它的優(yōu)點是具有緊湊的結構，步行機構能夠?qū)崿F(xiàn)較大的運動空間，并且運動非常靈活，因為關節(jié)式的步行機構鏈接的部分是關節(jié)，所以在行走的過程中不穩(wěn)定的狀態(tài)能夠快速的恢復平衡。一般而言，不要設計比較復雜的四足行走機構，如果桿件太多的步行機構會直接導致結構和傳動的實現(xiàn)更加困難，因此對于腿部機構所具備的基本要求是：輸出一定的軌跡，實現(xiàn)給定的運動要求；具有一定的承載能力；方便控制的要求。主要原因是想要研制像現(xiàn)實世界中的動物那樣運動的機器人，就一定要集多學科研究成果之大成，它的模型建立和計算必然非常復雜。 存在的問題在處理多自由度的步行機器人運動控制中，的確很難將這些方法應用與機器人的運動控制中。它采用了開環(huán)關節(jié)連桿機構作為步行機構，通過對動物運動機制的模擬，從而達到相對而言比較穩(wěn)定的有節(jié)奏的運動，可以獨立處理比較復雜的地形條件，能夠輕松完成上下坡行走、越障等功能。另外，當機器人行走時引擎會發(fā)出怪異的噪音。循環(huán)部件。35176。TekkenIV它的每個關節(jié)安裝了一個光電碼盤、陀螺儀、傾角計和觸覺傳感器。TITANⅥ機器人運用了一種新型的直動型腿機構，有效避免了在上樓梯過程中各腿間的干涉，并且采用了兩級變速驅(qū)動機構，能夠?qū)崿F(xiàn)腿部的擺動相和支撐相分別進行驅(qū)動。TITAN年代比較具有代表性的四足步行機器人是由日本的一所名叫世紀此外，隨著目前不斷加深的社會老齡化程度的問題，對于老年人的護理、康復醫(yī)學以及在普通家庭的家政服務等方面步行機器人也可以取得較好的應用。其中，行走機構比較普遍，比如哈爾濱工業(yè)大學自主研發(fā)的可以用來