论文标题

柔性脊柱型四足机器人的运动协调性与控制

学科类别

机械工程

答辩人

李  彰

导师

谭跃刚

答辩时间

2019年5月15日（星期三）9:00

答辩地点

机电工程学院410会议室

简介

四足哺乳动物是四足机器人研究的最佳蓝本，其灵活、柔顺和稳定的步态运动不仅得益于四肢的协调运动，脊柱在其中也发挥着至关重要的作用，因此加入柔性脊柱单元是进一步提高四足机器人运动灵活性和稳定性的重要措施。然而，脊柱的加入无疑增加了系统的复杂程度，具有高维度、变拓扑、强非线性等特点，因此脊柱之间及与四肢的运动协调机理和运动控制也成为四足机器人研究的难点之一。

本文以柔性脊柱型四足机器人为研究对象，重点围绕Trot步态下的运动协调性和运动控制两个问题开展研究。首先，在犬类运动协调性分析的基础上，提出了能够统一表达具有脊柱关节的四足运动的混合动力学模型。其次，在动力学分析的基础上，揭示了脊柱关节与四肢的运动协调性及其对于足力特性和运动稳定性的影响。最后，根据动力学分析所展现的协调振荡特征，基于以力协同的方式引发协调运动的思想，提出了柔性脊柱型四足机器人的柔顺控制方法，并搭建了步态运动实验平台，实现了脊柱关节与四肢协调的Trot步态运动，验证了运动控制方法的可行性以及脊柱与四肢协同的作用。本文研究成果为使四足机器人具有灵活、柔顺和稳定的运动提供理论基础和技术手段，为柔性脊柱在四足机器人中的拓展应用提供了理论指导和切实可行的控制方法，具有重要的理论意义和工程实践价值。

答辩委员会

主席：

吴超群  教授         武汉理工大学

委员：

    罗  欣  教授         华中科技大学

吴公平  教授         武汉大学

刘明尧  教授         武汉理工大学

陈  涛  教授         武汉理工大学

秘书：

  宋  涵  讲师         武汉理工大学