诚信声明
本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。
本人签名：年月日
毕业设计任务书
系部：机械工程系专业：机械电子工程学号：112012337
学生：指导教师（含职称）：（讲师）专业负责人：
1．设计的主要任务及目标
1）通过查阅有关资料，了解双足型机器人主要技术参数；
2）双足型机器人的腿部模型建立及运动部件设计
3）利用Pro/E完成动作的仿真
2．设计的基本要求和内容
1）双足型机器人的腿部功能选择；
2）模型的建立；
3）运动的仿真
4）完成毕业设计说明书的撰写
3．主要参考文献
[1] 孙增圻.机器人系统仿真及应[ J ].系统仿真报，1995 ，7( 3 ):23-29.
[2] 蒋新松，主编.机器人学导论[ M ].沈阳：辽宁：辽宁科学技术出版社，1994.
[3] 蔡自兴.机器人学[ M ].北京：清华大学出版社，2000.
[4] 薛定宇，陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用[ M ].北京：清华大学出版社，2002
4．进度安排
设计各阶段名称起止日期
1 发放毕业设计题目及选题2015.03.03—2015.03.23
2 查阅文献，了解研究意义，完成开题报告2015.03.24—2015.04.13
3 编写说明书，已完成工作，完成中期答辩2015.04.14—2015.05.04
4 继续编写毕业设计说明书2015.05.01—2015.06.01
5 提交设计说明书，完成毕业答辩2015.06.02—2015.06.22
审核人：年月日
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：The biped walking humanoid robot is developing quickly in recent years, and has a very high scientific value. T he 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 MATL
AB 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
目录
第一章前言 (1)
1.1课题背景及研究意义 (1)
机器人资料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 (11)
3.2.2 旋转矩阵的说明 (12)
3.2.3 旋转矩阵的性质 (13)
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 (15)
3.2.6 矩阵指数 (16)
3.3 雅克比矩阵 (17)
3.4 本章小结 (18)
第四章双足机器人建模 (19)
4.1双足机器人数据结构的建立 (19)
4.1.1数据选择 (19)
4.1.2 数据的遍历 (20)
4.2数学模型的构造 (20)
4.3 正运动学 (22)
4.3.1 三维矢量与反对称矩阵 (22)
4.3.2 矩阵指数计算旋转矩阵 (23)
4.3.3 正运动学计算 (23)
4.4 逆运动学 (24)
4.4.1 解析法求解逆运动学 (24)
4.4.2 雅克比矩阵 (26)
4.5.1 模拟步行数据计算与参数分析 (27)
4.5.2 上体旋转一定角度行走 (30)
4.6 小结 (34)
第五章机器人模型仿真 (35)
5.1 机器人腿部结构三维建模 (35)
5.1.1 机器人腿部结构零件尺寸设计 (35)
5.1.2 机器人腿部结构的组装与约束的确定 (36)
5.1.3 驱动的添加 (36)
5.2 极限位置仿真与模型修改 (38)
5.2.1 上体竖直行走 (38)
5.2.2 上体保持转动角度行走 (39)
5.3 小结 (41)
总结 (41)
参考文献 (43)
致谢 (44)
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