【摘 要】
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四足机器人相比于其它类型的机器人具有更强的地形适应性,其依靠腿足运动能够应对非结构化地形环境,实现在复杂地形下的自适应稳定行走。而吸附式爬行机器人由于其灵活的空间运动能力,可在复杂表面开展大范围的行走与操作,广泛应用于工业、军事、航天、社会生活中。针对四足机器人行走稳定性和地形适应性的问题,本文设计了一种四足吸附式爬行机器人,对其面向非结构化地形行走的步态与控制展开研究,并通过联合仿真验证了其步态
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四足机器人相比于其它类型的机器人具有更强的地形适应性,其依靠腿足运动能够应对非结构化地形环境,实现在复杂地形下的自适应稳定行走。而吸附式爬行机器人由于其灵活的空间运动能力,可在复杂表面开展大范围的行走与操作,广泛应用于工业、军事、航天、社会生活中。针对四足机器人行走稳定性和地形适应性的问题,本文设计了一种四足吸附式爬行机器人,对其面向非结构化地形行走的步态与控制展开研究,并通过联合仿真验证了其步态规划及控制算法的有效性。本文主要研究工作以及成果如下:（1）四足机器人结构设计与运动学分析。设计了一种通过足端和腹部黏附爬行的机器人,对其腿结构进行静态受力分析及有限元分析,完成机器人运动学建模。（2）四足机器人步态规划与稳定性分析。提出了机器人地面行走和壁面行走的稳定性判据,规划了地面行走的3+1步态和壁面行走的蠕动步态,并对其稳定性进行了分析。（3）地形感知与身体自适应控制。针对机器人面向非结构化地形行走问题,利用机器人腿部力传感器感知地形参数,通过调整机器人身体的高度和姿态,实现对非结构化地形的自适应行走,并对足端轨迹进行了规划。（4）动力学与控制系统联合仿真与分析。通过搭建机器人动力学与控制系统联合仿真平台,完成机器人不同步态的仿真实验,并对机体位移、足端轨迹等仿真结果进行分析,从而验证了其结构设计、步态规划、稳定性理论及控制算法的有效性。
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