六足仿蜘蛛機器人樣機研制及步行機理研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高,人們對能在各種特殊環(huán)境下工作的特種機器人的需求不斷增強。當(dāng)前對于移動式機器人多采用輪式或履帶式移動平臺,無法滿足在復(fù)雜地形路面上的行走要求,因此,設(shè)計一種能夠在各種復(fù)雜路面上平穩(wěn)移動的機器人成為亟待解決問題。在尋找解決問題的方法的過程中發(fā)現(xiàn),自然界中蜘蛛因其獨特的爬行機理可以在垂直的墻壁甚至倒立在天花板上爬行。本文正是基于此現(xiàn)象,并結(jié)合仿生學(xué)原理進行六足仿蜘蛛機器人的樣機研制與步態(tài)研究,具有重要的理論

2、研究意義和技術(shù)應(yīng)用價值。
　　本文基于蜘蛛的生物原型,進行了六足仿蜘蛛機器人的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制系統(tǒng)設(shè)計。機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方面,仿蜘蛛機器人軀干采用近似橢圓形的框架結(jié)構(gòu),步行足采用三自由度關(guān)節(jié)式機構(gòu),以保證機器人具有全方位移動能力?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計方面,層次化硬件結(jié)構(gòu)由PC上位機、嵌入式主控制器與驅(qū)動控制器組成。分布式步態(tài)控制系統(tǒng)軟件架構(gòu),實現(xiàn)了由步態(tài)控制、肢體控制到關(guān)節(jié)電機的控制。
　　運動學(xué)與動力學(xué)分析方面,建立了六足仿蜘蛛機器

3、人的運動學(xué)模型,推導(dǎo)了單足擺動腿正、逆運動學(xué)方程,計算了擺動足的可達(dá)空間;基于拉格朗日動力學(xué)方程,建立了機器人動力學(xué)模型。通過仿真實驗驗證了運動學(xué)模型正、逆解的正確性,仿真測試了機器人的動力學(xué)特性。
　　步態(tài)規(guī)劃方面,對六足仿蜘蛛步行機器人三角步態(tài)的行走原理和穩(wěn)定性進行了分析,并用三角步態(tài)對機器人的直行步態(tài)、蜘蛛步態(tài)以及定點轉(zhuǎn)彎步態(tài)進行了規(guī)劃,通過仿真實驗進行了驗證。
　　步態(tài)控制方面,采用互抑神經(jīng)元建立了振蕩器模型,然后利