平面单腿跳跃机器人研究：建模与步态规划分析

"平面单腿关节型跳跃机器人研究I:建模与步态规划，潘树文，，本文研究平面单腿关节型跳跃机器人的建模和步态规划问题。首先在Matlab Simulation环境中建立包括地面模块的SimMechanics模型，使其成为平面上的跳跃机器人的仿真平台；同时，通过拉格朗日动力学方程推导了机器人的解析动力学模型，并提出单质心的步态规划方法。" 本文深入探讨了平面单腿关节型跳跃机器人的建模与步态规划技术，是控制理论与控制工程领域的一个重要研究方向。作者潘树文首先利用Matlab的SimMechanics工具，构建了一个包含地面交互的机器人模型，这为后续的仿真分析提供了基础。SimMechanics是一种强大的多体系统仿真环境，能够直观地表示复杂的机械系统，并进行动态行为的模拟。 在建模方面，作者运用了拉格朗日动力学方程，这是一种描述物理系统运动的常用方法，它通过考虑系统的动能和势能来推导出系统的运动方程。通过对机器人系统的动力学分析，可以得到机器人在跳跃过程中的精确动力学模型，这对于理解和设计机器人的控制策略至关重要。 接着，文章提出了一种基于单质心的步态规划策略。在跳跃机器人中，步态规划是指确定机器人的腿部运动规律，以实现稳定跳跃。单质心模型简化了机器人的运动描述，有助于设计出有效的控制信号，使得机器人能够在空中保持平衡，并成功落地。通过对给定参数的机器人进行步态规划仿真，验证了该模型的有效性和实用性。 此外，文中还对各种机器人模型进行了比较，证明了SimMechanics模型、解析动力学模型和单质心步态规划模型之间的关联性和相互补充。这些模型的结合使用，可以为机器人的运动控制提供全面的理论支持。 本文的研究为平面单腿关节型跳跃机器人的控制和优化提供了坚实的基础，为未来的机器人跳跃技术发展打开了新的研究路径。作者在结论部分总结了研究成果，并提出了下一步的研究计划，可能包括更复杂的步态规划算法、改进的控制策略以及对实际硬件系统的实验验证。 关键词：控制理论与控制工程；跳跃机器人；Matlab SimMechanics；建模；步态规划；拉格朗日运动方程 这篇论文对于研究机器人动态行为、控制策略以及仿真的研究人员具有很高的参考价值，它揭示了如何将理论建模与实际仿真相结合，以解决机器人系统中的复杂运动问题。