類(lèi)人猿機(jī)器人復(fù)雜地貌下路徑搜索與全方位步行研究.pdf

1、類(lèi)人猿機(jī)器人作為一種新型仿生機(jī)器人，國(guó)內(nèi)外罕有人進(jìn)行研究。該機(jī)器人每條腿具有6個(gè)自由度，四條腿共有24個(gè)自由度，在應(yīng)對(duì)野外復(fù)雜地面環(huán)境時(shí)，體現(xiàn)出了傳統(tǒng)輪式及履帶式機(jī)器人無(wú)可比擬的移動(dòng)靈活性和環(huán)境適應(yīng)性的能力。類(lèi)人猿機(jī)器人具有多種移動(dòng)方式，并成功實(shí)現(xiàn)了雙足步行、四足步行及攀爬運(yùn)動(dòng)，多種移動(dòng)方式之間可以相互切換。在野外及危險(xiǎn)環(huán)境中，人們往往需要借助機(jī)器人輔助完成常規(guī)情況下無(wú)法完成的任務(wù)，比如外星球空間探索等。因此，本文對(duì)類(lèi)人猿機(jī)器人復(fù)雜地面

2、四足行走及路徑搜索展開(kāi)了研究。
　　本文首先分析介紹了類(lèi)人猿機(jī)器人機(jī)構(gòu)特點(diǎn)及控制系統(tǒng)軟硬件組成，并結(jié)合復(fù)雜地貌提出了間歇爬行自由步態(tài)，屬于靜步行步態(tài)，即機(jī)器人質(zhì)心始終落在穩(wěn)定投影支撐區(qū)域范圍內(nèi)；為了提高復(fù)雜地面全方位步行運(yùn)動(dòng)能力，采用定軸轉(zhuǎn)彎步行步態(tài)，并且針對(duì)自由步行步態(tài)下類(lèi)人猿機(jī)器人的穩(wěn)定性，采用一種新的穩(wěn)定平衡判據(jù)，引用穩(wěn)定裕度概念對(duì)類(lèi)人猿機(jī)器人穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)；為使機(jī)器人順利通過(guò)復(fù)雜地形，采用“矩形”擺動(dòng)腿軌跡規(guī)劃方法，并采用

3、樣條插值方法實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人足端軌跡位移、速度及加速度的連續(xù)性，減小了關(guān)節(jié)沖擊和地面接觸力沖擊；根據(jù)腿活動(dòng)空間范圍，對(duì)機(jī)器人位姿調(diào)整進(jìn)行了約束，使得機(jī)器人越障能力增強(qiáng)；其次，研究了類(lèi)人猿機(jī)器人在全局地形信息已知的情況下，對(duì)地形進(jìn)行劃分，并采用A-star算法對(duì)機(jī)器人初始位置和目標(biāo)位置進(jìn)行路徑搜索，并引入了移動(dòng)代價(jià)函數(shù)對(duì)所生成路徑進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　最后，使用Solidworks建立虛擬樣機(jī)模型和地面模型，根據(jù)理論分析生成復(fù)雜地面環(huán)境下的步