復(fù)雜環(huán)境下的六足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展日新月異，足式機(jī)器人這一分支是現(xiàn)代機(jī)器人學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。與輪式機(jī)器人和履帶式機(jī)器人相比，足式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式靈活多變，可借助仿生學(xué)的知識(shí)模擬多足類昆蟲與其它爬行動(dòng)物的方式，設(shè)計(jì)出合適的步態(tài)。另外，在荒漠、草地、碎石路面等復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下，足式機(jī)器人因其落足點(diǎn)分散，故而在崎嶇路面下總能找到合適的立足點(diǎn)，保持穩(wěn)定前進(jìn)的狀態(tài)，具有較好的環(huán)境適應(yīng)能力。有鑒于此，我們希望借助仿生學(xué)的原理，結(jié)合機(jī)械、電氣以及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的技

2、術(shù)，設(shè)計(jì)并研究適合在復(fù)雜環(huán)境下行走的仿生六足機(jī)器人。
　　首先，本文從機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等方面，詳細(xì)介紹了機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、依據(jù)以及各模塊的設(shè)備。從輕量化的角度出發(fā)，選擇了框架式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)器人軀體。采用無刷直流電機(jī)及對應(yīng)減速與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了機(jī)器人的足部。根據(jù)應(yīng)用背景與實(shí)際需求選擇了EtherCAT總線協(xié)議及對應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，具有很高的實(shí)時(shí)性與控制精度?？刂葡到y(tǒng)采用雙編碼器結(jié)構(gòu)，能精確獲取機(jī)器人足部的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角。最

3、后基于TCP/IP協(xié)議開發(fā)出遠(yuǎn)程控制軟件，用于發(fā)送控制指令給機(jī)器人以及遠(yuǎn)程獲取傳感器設(shè)備信息。
　　本文通過仿生學(xué)研究分析，提出了適合六足機(jī)器人行走的三角步態(tài)、四足步態(tài)與波動(dòng)步態(tài)，并分別基于比例控制與CPG模型實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的步態(tài)。同時(shí)針對 CPG振蕩器模型分析了模型參數(shù)對模型的影響，并分析了振蕩器模型的穩(wěn)定性，最后加入一階低通濾波器，用于提供機(jī)器人行走時(shí)，不同振蕩器所需的相位差。
　　本文采用了力-角度穩(wěn)定性判據(jù)，分析了不同

4、步態(tài)下機(jī)器人的步行穩(wěn)定性，并進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)，得出了一個(gè)周期內(nèi)機(jī)器人穩(wěn)定性的變化情況。最后以不同的步態(tài)進(jìn)行爬行試驗(yàn)，分析機(jī)器人在不同步態(tài)下的穩(wěn)定性。
　　本文采用了基于概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和樸素貝葉斯的地形識(shí)別方法，通過在不同路面與不同速度下的機(jī)器人爬行實(shí)驗(yàn)，采集IMU傳感器的數(shù)據(jù)，并對地形進(jìn)行分類識(shí)別，結(jié)合之前提到的機(jī)器人不同步態(tài)下的穩(wěn)定性分析，使得機(jī)器人具有一定的地形適應(yīng)能力。
　　最后對全文工作進(jìn)行總結(jié)，并闡述進(jìn)一步工作的內(nèi)容，指