液壓步行機器人嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、本文基于已研制出的液壓驅(qū)動雙足步行機器人樣機，設(shè)計了嵌入式控制系統(tǒng)以實現(xiàn)樣機的步行功能。
　　首先根據(jù)機器人樣機特性，結(jié)合當(dāng)前發(fā)展趨勢，提出了五點控制系統(tǒng)設(shè)計要求，根據(jù)需求確定了系統(tǒng)通信方案和嵌入式實時操作系統(tǒng)，采用分布式結(jié)構(gòu)，將控制系統(tǒng)分為規(guī)劃模塊、傳感模塊和驅(qū)動模塊三個部分。
　　其次根據(jù)控制系統(tǒng)三個模塊的功能需求，完成了相關(guān)硬件電路設(shè)計，軟件方面設(shè)計了實現(xiàn)規(guī)劃模塊功能的各項任務(wù)，可通過uC/OS-Ⅲ操作系統(tǒng)進行調(diào)度，利

2、用實時以太網(wǎng)EtherCAT實現(xiàn)了不同模塊的數(shù)據(jù)傳輸，使用姿態(tài)傳感器內(nèi)部的DMP完成了機器人姿態(tài)數(shù)據(jù)采集，移植文件系統(tǒng)FATFS，采用雙緩沖區(qū)模式存儲系統(tǒng)運行過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
　　接著對機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動控制方法進行了研究，考慮到傳統(tǒng)PID控制方法的不足，使用自整定模糊PID控制驅(qū)動機器人關(guān)節(jié)，對機器人關(guān)節(jié)建模，詳細分析了比例、積分、微分環(huán)節(jié)對系統(tǒng)的影響，再制定模糊規(guī)則，通過仿真說明模糊PID控制比傳統(tǒng)PID控制在機器人關(guān)節(jié)控制上更

3、具優(yōu)勢。
　　最后搭建實驗平臺，對嵌入式控制系統(tǒng)的相關(guān)性能進行了實驗與分析。數(shù)據(jù)收發(fā)實驗說明數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)采集實驗驗證了關(guān)鍵數(shù)據(jù)寫入無丟失，機器人運動控制實驗中，單關(guān)節(jié)控制實驗證明模糊PID控制更適用于液壓步行機器人，控制周期實驗證明4ms以內(nèi)的控制周期可以滿足機器人控制需求，多關(guān)節(jié)聯(lián)動實驗表明機器人步態(tài)周期越長，控制效果越好，步態(tài)周期過短時機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動能力不足，步行實驗證明嵌入式控制系統(tǒng)可以滿足機器人慢速平穩(wěn)步行的需