混合输入型多足移动机构运动机理与步态协调控制研究

Against the bottleneck problem of low movement efficiency of multi-legged robots, this project presented the design concept of "hybrid driven multi-legged mobile mechanism", combined the high-power continuous rotary actuation input with the high-response servo control actuation input to achieve the high-efficient multi-legged mobile robot with multi-mode stable gait.. First, we will build the basic configuration of the hybrid driven multi-legged mobile mechanism. And then to study the key issues of the structure and position analysis, foot tracking optimization and kinematic inverse solution, dynamics modeling analysis and optimum design, multi-mode gait planning and gait conversion coordinated control, posture perception and real-time feedback adjustment principle of the gait on the rough terrain. Thus to clarify the movement mechanism of the hybrid driven multi-legged mobile agencies, to establish the basic theory of its structure and scale comprehensive, position and dynamic analysis, and to proposed the multi-mode gait planning and real-time feedback adjustment control strategies and methods.. This project will establish the theoretical and technical basis for the design and application of the hybrid driven multi-legged mobile mechanism, and provide new ideas and technical approaches for the development of high-performance multi-legged mobile robots.

针对多足机器人移动效率低下的瓶颈难题，本项目提出"混合输入型多足移动机构"设计概念，将大功率连续旋转动力输入与高频响随控伺服动力输入相结合，以期实现具有多模式稳定步态的高效能多足移动机构。.首先构建混合输入型多足移动机构的基本构型，然后通过研究其构型综合与位置分析、足端轨迹优化与运动学反解、动力学建模分析与优化设计、多模步态规划与步态转换协调控制、坎坷地形环境下的姿态感知与步态实时反馈调整机制等关键问题，阐明混合输入型多足移动机构的运动机理，建立其构型与尺度综合、位置与动力分析的基本理论，给出多模式步态规划与实时反馈调整控制的策略和具体方法。.本项目将为混合输入型多足移动机构的设计应用奠定理论和技术基础，为研制高效能多足移动机器人提供新的思路和技术途径。

针对多足机器人对高效率移动机构的迫切需求，本项目提出“混合输入型多足移动机构”设计概念。围绕混合输入型多足移动机构中的基础科学和关键技术问题，重点开展了混合输入型多足移动机构的构型综合与位置分析、动力学建模与优化设计、步态规划与协调控制等研究。首先，构造出混合输入型多足移动机构的基本构型，研究了基本构型的特点及其构型衍生变换，进而设计了包含常速驱动和直线伺服驱动的混合输入七杆腿机构和混合输入十一杆腿机构。其次，为避免运动学反解的多解性和计算复杂性，采用数值插值方法进行了混合输入型多足移动机构的运动学反解与轨迹规划。然后，建立了混合输入型多足移动机构的系统动力学模型，进行数值计算分析研究其动力学特性，优化关键设计参数。最后，设计研制出混合输入型多足移动机构原理样机，分析给出了混合输入多足移动机构的步态规划与协调控制方法，实验测试其运动性能，并与动力学模型和虚拟样机仿真结果进行对比分析。本项目为混合输入型多足移动机构的应用奠定了理论和技术基础，为研制高效能多足移动机器人提供了新的思路和技术途径。