【摘 要】
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近年来智能机器人一直是机器人研究领域的一个热点，为了能够将人们从复杂恶劣的工作环境中解脱出来，双足步行机器人成为智能机器人领域的研究重点之一。目前国内外研发的一些双
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近年来智能机器人一直是机器人研究领域的一个热点，为了能够将人们从复杂恶劣的工作环境中解脱出来，双足步行机器人成为智能机器人领域的研究重点之一。目前国内外研发的一些双足机器人虽然实现了稳定步行，但是想要达到更自然、灵活的稳定步态依旧是该领域众多学者的目标，这要求对双足机器人步行特征深入剖析。本文主要针对双足步行机器人稳定动态行走的一些关键问题：数学模型建立，动态步态中碰撞分析，混杂动力学模型，稳定性判据，动态步行仿真校验模型展开研究。 根据 SHR-8S型双足机器人的实体样机，以足部、腿部、髋部为重点，在能够反映出人体下肢运动机理的前提下简化为一个七杆机器人模型，对各个关节进行自由度配置和转角范围限定。选用改进后的D-H法对模型做正运动学求解，采用解析法得出逆运动学模型。分析双足机器人完整步行过程中足部和腿部的变化，将一个步行周期化分为具有连续动力学特性的阶段和具有离散动力学特性的阶段，并分别进行讨论。用Lagrange法得出机器人双腿支撑期和单腿支撑期的连续动力学方程，双腿切换时摆脚落地产生的碰撞力是影响步行稳定性的一个重要因素，将这种具有脉冲效应的冲击力当作整个步行系统的一部分，得出具有离散特性的动力学方程。最后得到双足机器人动态步行的混杂动力学方程。根据双足机器人完整步行的具体情况，考虑了步行过程的周期特性和混杂特性，采用庞加莱映射法做为稳定性判据，通过具体方法及Poincare截面的选取，将机器人步行的稳定性转化为不动点的稳定性。应用ADAMS软件，通过添加约束和STEP函数对动态步行进行仿真，分析各个关节参数在步行时的变化及碰撞过程对稳定性的影响，校验七杆机器人模型的正确性。
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