六足機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、隨著社會的不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的定向工作已經(jīng)不能滿足社會的需要，非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的自主工作成為了機(jī)器人研究領(lǐng)域的新方向。多足機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)環(huán)境中，仍然可以找到最佳立足點，良好的穩(wěn)定性和機(jī)動性也使其成為了當(dāng)今機(jī)器人研究領(lǐng)域的重點。本課題圍繞一款仿蜘蛛型六足機(jī)器人進(jìn)行研究，建立了它的運動學(xué)模型，設(shè)計了基于藍(lán)牙技術(shù)的控制系統(tǒng)，分析了六足機(jī)器人的靜態(tài)穩(wěn)定性，并在此基礎(chǔ)上在MATLAB環(huán)境中進(jìn)行了基于逆運動學(xué)的位姿控制。
　　首先，建立了六足

2、機(jī)器人的運動學(xué)模型，從擺動腿串聯(lián)機(jī)構(gòu)和支撐腿并聯(lián)機(jī)構(gòu)分別推導(dǎo)出正、逆運動學(xué)方程，同時分析了足端點線速度與關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角速度之間的雅克比矩陣，并利用仿真實驗驗證了所求方程的正確性。
　　其次，基于藍(lán)牙技術(shù)設(shè)計了六足機(jī)器人智能化控制系統(tǒng)，通過硬件基礎(chǔ)、通信系統(tǒng)和軟件編輯三個方面設(shè)計，實現(xiàn)了手機(jī)與六足機(jī)器人之間的無線通訊。以手機(jī)作為控制系統(tǒng)的命令發(fā)送端，便可以控制六足機(jī)器人以多種步態(tài)完成前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎和后退等運動。
　　再次，在運動學(xué)模型

3、基礎(chǔ)上，分別推導(dǎo)了機(jī)器人機(jī)身旋轉(zhuǎn)角度與支撐腿關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度以及機(jī)體步長與支撐腿關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度之間的逆運動學(xué)關(guān)系，然后分析了其靜態(tài)穩(wěn)定性，并在機(jī)體保持穩(wěn)定的前提下，用兩種方法求得最大步長，為六足機(jī)器人的位姿控制奠定了理論基礎(chǔ)。
　　最后，利用MATLAB對六足機(jī)器人進(jìn)行位姿控制。根據(jù)目標(biāo)地點的坐標(biāo)，選擇合適的步長或旋轉(zhuǎn)角度，MATLAB計算出對應(yīng)的舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，并以串口通訊的方式將控制程序發(fā)送給Arduino舵機(jī)驅(qū)動板，進(jìn)而帶動舵機(jī)旋轉(zhuǎn)