自重構機器人動力學仿真平臺與功能模塊研究.pdf

1、模塊化自重構機器人是由許多具有一定運動和感知能力的模塊相互連接組成，每個模塊具有與相鄰模塊連接、分離和通信的能力。這樣通過模塊間的連接和斷開就可以改變構型，模塊自身具有自由度，一些模塊組成某種構型后可以通過各個模塊的協(xié)調(diào)配合實現(xiàn)運動功能。Ubot系統(tǒng)是由一個基于萬向式關節(jié)模塊組成的的模塊化自重構機器人系統(tǒng)，具有主動和被動兩種模塊，主動模塊具有鉤爪，各模塊間相互操作和運動可以實現(xiàn)重構和協(xié)調(diào)運動功能。Ubot系統(tǒng)目前實現(xiàn)了四足、蛇形、蠕蟲、

2、十字形、風車構型等構型的協(xié)調(diào)運動。Ubot系統(tǒng)的上位機軟件主要使用機器人學科常用軟件進行運動規(guī)劃和動力學仿真，由于自重構機器人構型多變，使得上述過程重復工作太多。
　　本文基于開源引擎OGRE和PhysX，為Ubot設計了一個集運動規(guī)劃、動力學仿真和底層控制于一體的三維動力學仿真控制平臺，可以快速構建機器人的構型，可以交互式生成運動控制指令，生成的運動控制指令可以控制三維虛擬模型觀看動力學仿真效果，也可以對實際機器人進行控制。

3、r>　　提出并研制了兩種和原系統(tǒng)兼容的功能模塊：輪子模塊和傳感模塊，輪子模塊具有切換輪子狀態(tài)(主動輪和滾動輪)和全部收回的功能，傳感模塊集成了紅外避障傳感器、加速度傳感器和無線攝像頭，提高了Ubot系統(tǒng)的環(huán)境適應能力和環(huán)境感知能力。
　　基于研制的自重構機器人功能模塊，修改了原系統(tǒng)描述機器人構型的關聯(lián)矩陣法，使得增加功能模塊后仍然可以使用關聯(lián)矩陣法描述機器人的構型；對使用了兩種功能模塊的輪滑構型進行了規(guī)劃和仿真。
　　最后將