基于GPS-SINS組合導(dǎo)航的四足機(jī)器人本體姿態(tài)估計(jì)方法研究.pdf

1、四足機(jī)器人具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性能和承載能力，以及較強(qiáng)適應(yīng)復(fù)雜路況環(huán)境的能力，使得其在軍事偵查、反恐防暴以及工程探險(xiǎn)等諸多特種環(huán)境下具有廣泛的應(yīng)用前景，對(duì)四足機(jī)器人本體姿態(tài)進(jìn)行的研究，為機(jī)器人規(guī)劃協(xié)調(diào)層的路徑規(guī)劃、步態(tài)生成、平衡控制等具有重要的工程實(shí)際價(jià)值及意義。
　　本文通過(guò)對(duì)四足機(jī)器人的機(jī)械部件結(jié)構(gòu)及行走運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行分析，以四足機(jī)器人本體為研究對(duì)象，對(duì)機(jī)器人本體姿態(tài)進(jìn)行估計(jì)。在分析四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性及控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式后，研究了基于

2、捷聯(lián)慣導(dǎo)的四足機(jī)器人本體姿態(tài)解算和基于組合導(dǎo)航的四足機(jī)器人本體姿態(tài)估計(jì)方法。首先，建立四足機(jī)器人本體的幾何結(jié)構(gòu)模型，又由載體坐標(biāo)系，東北天地理坐標(biāo)系以及導(dǎo)航坐標(biāo)系三者之間相互關(guān)系，推導(dǎo)出載體坐標(biāo)與導(dǎo)航坐標(biāo)之間的捷聯(lián)轉(zhuǎn)換矩陣。然后，根據(jù)四足機(jī)器人狀態(tài)感知系統(tǒng)協(xié)調(diào)規(guī)劃層的需求，結(jié)合機(jī)器人本體幾何結(jié)構(gòu)模型，研究基于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航對(duì)四足機(jī)器人本體姿態(tài)進(jìn)行解算，通過(guò)四元數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算，得出機(jī)器人本體速度、位置以及姿態(tài)的實(shí)時(shí)計(jì)算模型，從而計(jì)算出機(jī)器人本體