基于Matlab的双足步行机器人的腿部模型的建立及运动仿真.doc
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基于Matlab的双足步行机器人腿部运动模型的建立与运动仿真
摘 要：最近几年，双足仿人步行机器人发展很快，有很高的科学研究价值。步行机器人的运动是模仿人的步行运动的形式，相比其它机器人有更好的灵活性，所以可以完成各种生活中的难度更大的任务，实用价值远高于其它机器人，当然研究难度和控制也相当复杂。
本设计主要研究了一些双足步行机器人的一些简单的问题，如自由度的配置，根据控制的难易选择驱动装置等。通过学习机器人学的基本理论，建立数学模型，运用MATLAB进行运动学的分析设计，做简单的运动模型的研究；然后用Pro/E建立一个简单的双足步行机器人的腿部的三维模型；最后根据之前的的分析和得出的运动数据，完成运动仿真。
关键词：双足步行机器人；运动学；建模仿真
Based on Matlab of biped walking robot leg movement model and
movement simulation
Abstract：he biped walking humanoid robot is developing quickly in recent years, and has a very high scientific value. The motion of Walking robot imitates the way of human’s walking, has better flexibility than other types of robots, so the more difficult and practical tasks can be completed, and the practical value is much higher than that of other robots.However, the research difficulty and control of the biped walking humanoid robot is very complex.
This design studies some fundamental questions, such as DOF disposition, the choice of drive device according to the difficulty of control and so on. Through the learning of basic theory of Robotics，the mathematical model is established, the analysis and design of simple movement patterns Using MATLAB and the research of simple movement patterns is completed； Then the three-dimensional model of the legs of a simple biped robot with Pro/E software is established；In the last，according to the previous analysis and motion data, the motion simulation is completed.
Keywords: Biped walking robot；Kinematics；3D Simulation
录
第一章 前言 1
1.1课题背景及研究意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国外研究状况 1
1.2.2国内研究状况 2
1.3双足步行机器人的腿部结构 2
1.4本论文研究的主要内容 3
1.5 小结 3
第二章 双足机器人的模型建立 4
2.1 双足机器人的腿部自由度 4
2.2 机器人腿部的驱动方式 4
2.3腿部各个部位的尺寸与运动范围 5
2.3.1人体测量 5
2.3.2静态人体测量及肢体尺寸确定 6
2.3.3动态人体测量及运动范围确定 7
2.4小结 7
第三章 机器人学的基本相关理论 8
3.1坐标变换 8
3.1.1 局部坐标系和齐次变换 8
3.1.2齐次变换的链乘法则 10
3.2 转动特性 11
3.2.1 侧摆、俯仰和转动 12
3.2.2 旋转矩阵的说明 13
3.2.3 旋转矩阵的性质 14
3.2.4 角速度矢量 14
3.2.5 旋转矩阵的微分与角速度矢量 16
3.2.6 矩阵指数 17
3.3 雅克比矩阵 18
3.4 本章小结 19
第四章 双足机器人建模 20
4.1双足机器人数据结构的建立 20
4.1.1数据选择 20
4
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