六足步行车容错步态与稳定控制研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caijunever
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
伴随人类技术的飞速发展,机器人技术的研究亦方兴未艾。形式多样的机器人广泛出现在星球探测、灾难救援、军事应用等领域并发挥着巨大作用,本文结合当前关于足式步行车的研究成果,进行六足步行车在故障后的行走步态以及稳定控制方法研究,实现六足步行车在故障状态下的运动控制,这对于自主执行任务的足式步行车具有重要意义。本文分析六足步行车的构型,建立六足步行车的坐标系统,分析不同坐标系之间的转换关系,并基于D-H方法分析系统的正运动学模型和逆运动学模型。分析步行车单腿的速度雅克比矩阵,得到步行车的关节坐标空间与足端运动空间的速度关系。将步行车的质心看作具有六个虚拟自由度的关节,进行了运动约束分析,得到机体可控性与支撑腿数目的关系。针对六足步行车故障数目和故障腿与机体的相对位置关系,分析六足步行车可容错性。分别针对单腿故障和双腿故障,基于稳定性约束条件规划六足步行车容错步态相位序列,提出了单腿故障步行车采用三足-四足混合步态,双腿故障采用三足步态的容错步态规划方法,建立完整的序列生成机制。针对步行车特定运动过程中稳定裕度过小的问题,提出了髋关节预调整的稳定控制方法,给出了求解相对最优髋关节调整角度的数值方法。规划六足步行车的直线运动,基于复合摆线规划了六足步行车的摆动足端轨迹和质心移动轨迹,结合步行车逆运动模型求解了关节转角。基于动力学仿真软件ADAMS和控制软件MATLAB,建立六足步行车联合仿真模型。分别仿真单腿和双腿故障下的直线行走步态,并对仿真结果进行分析。针对六足步行车偏离规划方向的问题建立了位姿反馈控制模型。推导了与机体质心位姿相关的速度逆运动学理论模型,在ADAMS和MATLAB中搭建了位姿PD反馈控制的仿真模型,调节模型的积分增益和微分增益,对有位姿闭环控制的仿真结果和无位姿控制的开环结果进行了对比分析,证明了位姿控制速度逆运动学模型的正确性,在一定程度上提高了步行车的运动稳定性。结合容错步态规划方法、稳定控制策略和位姿控制,单腿故障和双腿故障的六足步行车具有良好的容错能力,能实现期望的运动轨迹,实现了在结构化路面上的稳定行走。
其他文献
TC4钛合金具有比强度与比刚度高、耐热、强韧、可焊接、耐腐蚀和抗疲劳等突出优点,已成为目前世界上应用范围最广的一种钛合金,被广泛应用于航空航天、船舶汽车等工程领域。针对当前对于扩散连接接头塑性变形行为鲜有研究的情况,本课题将围绕TC4钛合金在扩散连接过程出现的接头塑性变形行为进行研究,设计不同特点的接头流道结构,研究焊接工艺参数对不同流道接头宏观塑性变形的影响;分析接头微观组织及显微织构,通过有限
左旋多巴(L-DOPA)作为多巴胺(DA)的前体药物,被广泛应用于帕金森病的治疗。然而多巴的生物利用度极低(1-3%),若病人长期大量服食会导致一系列毒副作用。一种有希望的策略是用合适的官能团化学修饰L-DOPA以产生相对稳定的前体药物,其在消化或代谢后在体内以受控的速度缓慢释放L-DOPA。采用20种常见的氨基酸与多巴形成含2-3个氨基酸的寡肽,并且利用小肠壁上的特殊寡肽通道,可以使含多巴的寡肽
Al2O3陶瓷与钛合金的连接结构件在可植入医疗器械领域具有广泛的应用前景。Al2O3陶瓷具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、生物相容性及化学稳定性,是一种性能优异的生物陶瓷材料;现阶段国内可植入器件所采用的钛合金以纯钛和TC4为主,而纯钛植入体内后使用周期短、TC4中的钒元素具有一定的生物毒性。因此,本课题选用Al2O3陶瓷与不含毒性元素的新型医用钛合金Ti-13Nb-13Zr进行扩散焊研究,探究了接头的
铝锂合金作为最轻的铝合金,不仅具备常规铝合金轻质高强的特点,而且耐腐蚀、抗疲劳性能优良,广泛应用于航空航天等领域。铝锂合金广泛需求对其连接技术提出了新的技术要求。搅拌摩擦焊作为一种固相连接技术,可以解决熔、钎焊存在的元素烧损、气孔、热裂纹、难以找到匹配的钎剂等问题,然而沿厚度方向仍然存在热梯度与减薄现象,造成接头力学性能下降。静轴肩搅拌摩擦焊采用不旋转的外部轴肩,热输入减小的同时沿厚度方向比较均匀
变厚齿轮行星传动系统作为一种特殊的机构应用于航天领域齿轮传动系统,可以实现对运动或动力的分解,具有调速性能好、运行平稳等优点。但其存在内、外啮合,结构复杂,内部激励和外部激励相互耦合。为了确保其在微重力环境下具有更稳定的运转工况以及延长其在轨道的使用寿命,有必要对微重力环境的润滑特性进行进一步的探讨。本文主要是以二硫化钼作为固体润滑材料,以Hertz接触理论为基础,首先对其进行涂层厚度的结合强度分
铝合金因其导热性好、抗腐蚀等优势而被广泛应用于发动机散热及核电散热技术等领域。5454铝合金作为空气导流板用的主要铝合金之一,其焊接强度和精度对三代核电AP1000非能动安全壳冷却系统刚度及被动安全性能极为重要。因此,本文采用电弧焊接方法对5454铝合金焊接过程中电弧形态、能量分布、气孔缺陷、微观组织特征及接头力学性能进行研究,通过工艺参数优化来获得可靠的焊接接头,为核电站安全运行提供技术保障。首
喹啉是煤化工废水二级出水中的一种典型的难降解有机物之一,它广泛地存在于地表水和土壤中。传统的物理吸附法和生物降解法面临成本高、处理周期长等问题,难以投入实际应用。因此,寻求一种稳定高效的喹啉深度处理方法迫在眉睫。光电催化(PEC)氧化技术是高级氧化技术的一个分支,通过光催化过程与电化学过程相结合,产生强氧化性的·OH对污染物进行无选择性的高效氧化。本论文以光电催化氧化技术为基础,研制了基于钛网铜网
为响应国家节能减排的号召,实现结构的轻质化,在航天及汽车领域越来越多的结构件采用了两种或更多种材料连接,钛合金与钢作为两种广泛应用的金属材料,实现其可靠性连接将意义重大。电阻钎焊因其高效的焊接效率和较低的能耗被广泛应用,而温度场的变化直接影响着焊接接头的组织及力学性能,掌握电阻钎焊过程中温度场的变化规律对实现材料的可靠连接具有指导意义。故本文采用仿真软件对焊接过程温度场进行模拟,得出不同焊接方式下
家庭生活和工业生产中油水混合物的大量排放引发了巨大的经济损失和资源浪费,严重危害生态平衡和环境安全。传统的油水分离策略由于在分离过程中具有分离效率低,运行成本高及容易造成二次污染的缺点,正在逐渐被新兴的膜分离技术所取代。正是由于缺乏高渗透性、高耐污染性的油水分离膜材料,阻碍膜分离技术在世界范围内的应用。现阶段,对于膜表面润湿性的研究多是集中在表面涂层及表面接枝改性,这种在基膜表面的改性策略不但程序
自2015年新能源汽车的爆发式增长,世界锂需求量急速增加,加速锂资源开发具有重要意义。我国境内锂资源颇为丰富,盐湖卤水更是蕴含着巨大的能量。其中萃取法提锂以其成本低,绿色环保,工艺流程简单等优点逐步成为卤水提锂的热点。目前萃取法大多仍以Fe Cl3为共萃剂,加入萃取剂稀释剂作为萃取体系,并着重对萃取剂与稀释剂种类进行研究。本课题对于使用新型萃取剂对盐湖卤水中锂进行分离提取提供了新思路。本论文以脱硼