主权项 |
一种3D欠驱动双足机器人的动力学模型计算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,基于DH方法,建立机器人的关节坐标系q=(q<sub>1</sub>,q<sub>2</sub>,q<sub>3</sub>,q<sub>4</sub>,q<sub>5</sub>,q<sub>6</sub>,q<sub>7</sub>,q<sub>8</sub>),并求出坐标系q<sub>k</sub>在坐标系q<sub>k‑1</sub>下的齐次转换矩阵<img file="FDA0000907600170000011.GIF" wi="137" he="91" />其中k=1,2,..8;步骤二,假设机器人各杆件的质量集中于质心,基于DH方法,求得各质心在世界坐标系下的位置向量p<sub>i</sub>以及速度向量v<sub>i</sub>;进而求得机器人系统的总的动能E和势能P:<img file="FDA0000907600170000012.GIF" wi="823" he="159" />其中,m<sub>i</sub>表示第i个杆件的质量,i=1,2,…5;p<sub>i</sub>(3)表示向量p<sub>i</sub>的第三个元素;步骤三,计算双足机器人在单足支撑相的动力学模型,<img file="FDA0000907600170000013.GIF" wi="779" he="178" />其中D为惯性质量矩阵,H为耦合矩阵,B为常数矩阵,u=[u<sub>3</sub>,u<sub>4</sub>,u<sub>5</sub>,u<sub>6</sub>,u<sub>7</sub>,u<sub>8</sub>]′为主动关节驱动力矩;步骤四,计算双足机器人与地面碰撞的动力学模型,<img file="FDA0000907600170000014.GIF" wi="699" he="201" />其中,D<sub>e</sub>表示增广的惯性质量矩阵,<img file="FDA0000907600170000015.GIF" wi="66" he="81" />与<img file="FDA0000907600170000016.GIF" wi="70" he="87" />表示机器人碰撞前后的广义角速度,F<sub>2</sub>表示地面对摆动腿在接触点的反作用力,<img file="FDA0000907600170000017.GIF" wi="679" he="107" />表示摆动腿的位置及其方向角对广义坐标系q<sub>e</sub>的雅可比矩阵;步骤五,计算机器人的坐标切换模型,其中,主动关节的切换模型为 [q<sub>3</sub>,q<sub>4</sub>,q<sub>5</sub>,q<sub>6</sub>,q<sub>7</sub>,q<sub>8</sub>]→[q<sub>8</sub>,q<sub>7</sub>,q<sub>6</sub>,q<sub>5</sub>,q<sub>4</sub>,q<sub>3</sub>],欠驱动关节的切换模型为[q<sub>1</sub>,q<sub>2</sub>]→[q<sub>1sw</sub>,q<sub>2sw</sub>],q<sub>1sw</sub>表示摆动腿俯仰角,q<sub>2sw</sub>表示摆动腿滚动角。 |