斜面環(huán)境下四足機器人的適應性姿態(tài)優(yōu)化.pdf

1、在移動機器人中，足式機器人較之輪式及履帶式機器人更容易適應復雜的地面環(huán)境。而足式機器人中，四足機器人具備良好的環(huán)境適應能能力、簡潔穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、豐富的仿生原形等諸多優(yōu)點，因而得到國內(nèi)外科研工作者的廣泛關(guān)注。本文研究的四足機器人以適應斜面環(huán)境為特點。針對機器人的結(jié)構(gòu)、運動學屬性、環(huán)境感知判斷的能力、斜面適應姿態(tài)幾個方面進行研究，主要工作及創(chuàng)新有以下四個部分：
　　首先，四足機器人腿部運動學分析：通過分析斜面環(huán)境的特點，總結(jié)出四足機器人

2、腿部關(guān)節(jié)的配置方式，優(yōu)化四足機器人的結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)前后腿不同分別建立運動方程，分別對機器人的前后肢進行運動學分析。運用 D-H坐標系理論，分析該四足機器人的正逆運動學問題。
　　其次，四足機器人斜面行走運動學仿真：將四足機器人在平坦的斜坡上行走的步態(tài)分為時間間隔為1秒的16個幀，測量每幀下每個關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角，對關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角進行擬合，得出各關(guān)節(jié)的擬合方程。利用 MATLAB/Simulink中的SimMechanics工具箱建立四足機器人在

3、斜面上的結(jié)構(gòu)模型，將關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動擬合方程分別帶入相應仿真關(guān)節(jié)處的輸入模塊，利用仿真的形式分別跟蹤腿部各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動情況，記錄其端點到達的坐標位置。通過求解機器人的前后腿的有效運動，分析其四足機器人的運動特性。
　　再次，四足機器人地形分析及越障步態(tài)：分析非結(jié)構(gòu)化的地面環(huán)境中機器人可能遇見的障礙種類，包含平坦的斜面及大小不一、形狀各異、軟硬強度不等的凸起與坑洼。利用已有的雙目視覺傳感器感知地形環(huán)境，遇到障礙時提取擺動腿可到達范圍的路面信息