【摘 要】
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双足机器人是一种类人高级智能机器人,由于其结构的拟人性,使其较其它机器人更适应人类的生存环境,代替人类在特定环境下完成重复性工作。智能假肢研发过程中,需要残疾人佩戴
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双足机器人是一种类人高级智能机器人,由于其结构的拟人性,使其较其它机器人更适应人类的生存环境,代替人类在特定环境下完成重复性工作。智能假肢研发过程中,需要残疾人佩戴假肢做大量的、多样性、重复性的实验。而由于残疾人肢体本身的缺陷,难以胜任此项测试者的工作,这无疑会影响智能假肢的研发进度。异构双腿机器人(Biped Robot with Heterogeneous Legs,简称BRHL)是一种新型的机器人模式,它从改进双腿行走机器人行走拟人特性,为智能假肢提供一个研究平台等角度出发,是双腿行走机器人与智能假肢研究的集成。本文在阐明了异构双腿机器人研究现状、内容及意义的基础上,结合智能假肢开发过程中测试者需完成的工作,基于异构双腿机器人实验平台构建了步态验证系统和步态跟随系统,使异构双腿机器人成为更加胜任假肢测试的实验平台。为了消除电机控制中的振动,使异构双腿机器人能够平稳行走,本文在介绍了步态数据获取方法的基础上,设计了应用于异构双腿机器人关节电机控制的S-Curve插补算法,并以C++语言编写成调用函数。分析了异构双腿机器人分布式控制系统的不足,提出以混合闭环提高关节转动控制精度。研究了滑模变结构控制算法,并为控制系统外环设计了滑模控制器,通过在MATLAB下的仿真结果,证明了控制器的外环采用滑模变结构控制可使系统具有很好的跟踪效果。在此基础上通过软件编程实现了步态验证系统,给出了程序流程图。研究了人体下肢运动学信息的步态对称性,并基于步态对称性,采用PCA数据重构的方法设计了步态跟随系统,通过软件编程实现机器人腿对人腿步态的在线跟随,并给出了流程图及实验效果图,证明了方法的有效性。
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