復雜環(huán)境下的六足機器人運動控制研究.pdf

1、機器人技術的發(fā)展日新月異，足式機器人這一分支是現(xiàn)代機器人學研究的熱點領域。與輪式機器人和履帶式機器人相比，足式機器人運動方式靈活多變，可借助仿生學的知識模擬多足類昆蟲與其它爬行動物的方式，設計出合適的步態(tài)。另外，在荒漠、草地、碎石路面等復雜非結構化環(huán)境下，足式機器人因其落足點分散，故而在崎嶇路面下總能找到合適的立足點，保持穩(wěn)定前進的狀態(tài)，具有較好的環(huán)境適應能力。有鑒于此，我們希望借助仿生學的原理，結合機械、電氣以及機器人運動控制領域的技

2、術，設計并研究適合在復雜環(huán)境下行走的仿生六足機器人。
　　首先，本文從機械結構、運動結構、控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等方面，詳細介紹了機器人系統(tǒng)的設計原理、依據(jù)以及各模塊的設備。從輕量化的角度出發(fā)，選擇了框架式的結構設計機器人軀體。采用無刷直流電機及對應減速與傳動機構設計了機器人的足部。根據(jù)應用背景與實際需求選擇了EtherCAT總線協(xié)議及對應驅動器，具有很高的實時性與控制精度?？刂葡到y(tǒng)采用雙編碼器結構，能精確獲取機器人足部的關節(jié)轉角。最

3、后基于TCP/IP協(xié)議開發(fā)出遠程控制軟件，用于發(fā)送控制指令給機器人以及遠程獲取傳感器設備信息。
　　本文通過仿生學研究分析，提出了適合六足機器人行走的三角步態(tài)、四足步態(tài)與波動步態(tài)，并分別基于比例控制與CPG模型實現(xiàn)了機器人的步態(tài)。同時針對 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，用于提供機器人行走時，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)下機器人的步行穩(wěn)定性，并進行實際實驗，得出了一個周期內機器人穩(wěn)定性的變化情況。最后以不同的步態(tài)進行爬行試驗，分析機器人在不同步態(tài)下的穩(wěn)定性。
　　本文采用了基于概率神經網絡和樸素貝葉斯的地形識別方法，通過在不同路面與不同速度下的機器人爬行實驗，采集IMU傳感器的數(shù)據(jù)，并對地形進行分類識別，結合之前提到的機器人不同步態(tài)下的穩(wěn)定性分析，使得機器人具有一定的地形適應能力。
　　最后對全文工作進行總結，并闡述進一步工作的內容，指