四足仿生機(jī)器人對(duì)角步態(tài)控制研究.pdf

1、隨著生物系統(tǒng)的特性為現(xiàn)代工程問題提供了越來越多的解決方法，設(shè)計(jì)和制造仿生機(jī)器人已成為一個(gè)世界性的趨勢(shì)。四足仿生機(jī)器人作為機(jī)器人學(xué)科的一個(gè)重要分支，由于承載能力和穩(wěn)定性優(yōu)于雙足機(jī)器人，同時(shí)結(jié)構(gòu)也比多足機(jī)器人更簡(jiǎn)單，其研究在全世界引起了越來越多的關(guān)注。
　　在四足仿生機(jī)器人研制過程中，機(jī)構(gòu)建模、步態(tài)生成和控制技術(shù)是最關(guān)鍵的三個(gè)技術(shù)。目前，四足機(jī)器人的步態(tài)生成和控制技術(shù)主要集中在靜步態(tài)，即慢速行走步態(tài)，但是因?yàn)閯?dòng)步態(tài)的速度優(yōu)勢(shì)，近年來國(guó)

2、內(nèi)外相關(guān)學(xué)者都積極參與到動(dòng)步態(tài)的研究中。與此同時(shí)，作為動(dòng)步態(tài)中最常見類型的對(duì)角小跑步態(tài)也受到更為廣泛的重視。
　　本文集中研究四足仿生機(jī)器人對(duì)角小跑步態(tài)控制?；灸康氖歉鶕?jù)期望速度和前進(jìn)方向要求，實(shí)現(xiàn)四足仿生機(jī)器人四腿各關(guān)節(jié)控制，完成機(jī)器人對(duì)角小跑步態(tài)的生成，使機(jī)器人穩(wěn)定連續(xù)奔跑。
　　四足機(jī)器人是多自由度的復(fù)雜系統(tǒng)，論文首先根據(jù)仿生學(xué)原理及四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)，對(duì)其擺動(dòng)腿、支撐腿的正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行分析，并給出了機(jī)器

3、人穩(wěn)定奔跑條件。除此之外，為了更好的建立機(jī)器人的控制模型，根據(jù)虛擬腿和生物奔跑特性，即彈簧負(fù)載倒立擺（SLIP）的動(dòng)力學(xué)特性，針對(duì)四足機(jī)器人對(duì)角步態(tài)的運(yùn)動(dòng)過程，將四足機(jī)器人模型簡(jiǎn)化為雙倒立擺奔跑模型并分析計(jì)算，得到基于力分配方法的機(jī)器人身體姿態(tài)控制策略。然后，基于三變量分解控制方法，應(yīng)用智能算法優(yōu)化關(guān)鍵控制參數(shù)，并在仿真環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了四足機(jī)器人對(duì)角步態(tài)行進(jìn)。
　　最后，設(shè)計(jì)了基于實(shí)時(shí)高速總線方式的四足機(jī)器人三級(jí)多關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，編