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四足机器人驱动电机优化设计理论与性能提升研究
目录
一、文档概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
1.2.1国外研究动态．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
1.2.2国内研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
1.3研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
1.4技术路线与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
1.5论文结构安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
二、四足机器人运动机理与驱动系统分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
2.1四足机器人运动学模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
2.1.1机器人物理模型构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
2.1.2运动学正逆解推导．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
2.2四足机器人动力学模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
2.2.1运动力学方程建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32
2.2.2运动过程中力学分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36
2.3驱动系统组成与工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38
2.3.1驱动系统总体架构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40
2.3.2关节驱动单元分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43
2.4驱动电机选型依据．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44
三、基于多种目标的驱动电机参数优化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46
3.1驱动电机参数对性能影响分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49
3.1.1转矩特性影响分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51
3.1.2速度特性影响分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54
3.1.3功率特性影响分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57
3.1.4效率特性影响分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60
3.2多目标优化设计理论与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61
3.2.1决策变量与目标函数构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64
3.2.2优化算法选择与实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．66
3.3基于遗传算法的电机参数优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．67
3.3.1遗传算法基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．71
3.3.2参数优化模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72
3.3.3优化结果与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74
3.4基于粒子群算法的电机参数优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．76
3.4.1粒子群算法基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．79
3.4.2参数优化模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81
3.4.3优化结果与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．83
四、四足机器人驱动电机性能提升策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84
4.1电机驱动控制策略研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．85
4.1.1传统控制策略分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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