四足小象機器人實時控制系統(tǒng)的設計與研究.pdf

1、機器人作為人類感官的一種延伸，越來越廣泛的應用在生產(chǎn)和生活當中。傳統(tǒng)的移動式或履帶式機器人只能在有限范圍內(nèi)進行活動，已難以滿足人類的任務需求。步行機器人以其具有更廣泛的地形適應能力，可以拓展人類作業(yè)的空間范圍，比如可以應用在核電設備，煤礦井下和空間探測等方面，因此開展對步行機器人的研究具有重要意義。
　　在非結構化或危險的環(huán)境中，步行機器人需要對不確定環(huán)境做出及時反應，否則會導致機器人無法適應環(huán)境，比如未及時規(guī)劃好避障算法而沒能躲

2、避障礙。因而實時性能是步行機器人適應環(huán)境的基礎。
　　本文主要研究步行機器人的實時性能，以小象機器人為載體，設計并實現(xiàn)了一個具有開放式結構的通用實時控制系統(tǒng)。本文的研究工作主要包括以下幾方面：
　　1.參與小象機器人機械結構的設計和制造。確定機器人的構型，構建機器人運動學正解。對機器人進行結構設計，并參與了樣機的制造。
　　2.設計基于PC+運動控制卡結構的控制系統(tǒng)硬件方案。分析了步行機器人的控制系統(tǒng)特點，采用了具有開

3、放式結構的控制系統(tǒng)硬件，即上位機采用PC104，負責人機交互、控制決策和軌跡規(guī)劃以及傳感器信號處理，下位機采用Turbo PMAC，進行伺服控制，采用Elmo驅(qū)動器和Maxon電機。本硬件方案具有強大的信息處理能力、良好的擴展性和可移植性。
　　3.對伺服控制參數(shù)進行配置并實現(xiàn)了速度光滑的軌跡插補算法。通過構建電機模型與對PMAC和Elmo驅(qū)動器伺服控制算法的分析，設定了PID參數(shù)、伺服頻率等參數(shù)，實現(xiàn)了一種利用PVT插補算法來實