六足機(jī)器人行走步態(tài)的協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、六足機(jī)器人由于具有高階、強(qiáng)耦合、多變量和非線性等顯著特點(diǎn)，被普遍應(yīng)用于代替人類在地震救災(zāi)、水下搜尋或者太空任務(wù)等方面執(zhí)行一些特殊的任務(wù)，這樣不僅可以解放人類，還大大提高了執(zhí)行效率。本文針對(duì)智能機(jī)器人搭載機(jī)械臂在皮江法煉鎂工藝過程中，進(jìn)行還原罐的排渣工序操作，著重研究六足機(jī)器人的智能平臺(tái)，通過模仿自然界哺乳動(dòng)物與六足綱昆蟲的原理機(jī)制，設(shè)計(jì)仿生六足機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)，針對(duì)設(shè)計(jì)的六足機(jī)器人模型研究其步行位姿控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)六足機(jī)器人在移動(dòng)過程中的

2、協(xié)調(diào)控制，完成機(jī)器人在還原罐與廢渣處理中心的自由移動(dòng)，適用于臥罐或立罐。
　　本文具體的研究?jī)?nèi)容有:首先分析多足機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及智能化控制方法，確定了六足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制利用中樞模式發(fā)生器的方法進(jìn)行。針對(duì)論文的目標(biāo)要求，設(shè)計(jì)了六足機(jī)器人的結(jié)構(gòu)模型以及確定了機(jī)器人相應(yīng)的腿部與軀干等特征參數(shù)，并利用D-H參數(shù)法進(jìn)行機(jī)器人腿部正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析;描述六足機(jī)器人的足端工作空間，并用蒙特卡洛的方法進(jìn)行了足端工作空間的三維顯示。介紹六

3、足機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)與典型步態(tài)，在機(jī)器人腿部運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，采用多項(xiàng)式插值的方法結(jié)合機(jī)器人的穩(wěn)定性條件研究規(guī)劃?rùn)C(jī)器人支撐相與擺動(dòng)相的足端軌跡，完成六足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。
　　六足機(jī)器人的協(xié)調(diào)控制采用Hopf神經(jīng)振蕩器為基本單元，分析其振蕩器表達(dá)式方程參數(shù)對(duì)輸出狀態(tài)的作用，研究機(jī)器人協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)腿間與腿內(nèi)關(guān)節(jié)控制曲線與改進(jìn)Hopf振蕩器輸出波形的映射關(guān)系，利用改進(jìn)Hopf振蕩器方程的可調(diào)性控制機(jī)器人實(shí)現(xiàn)不同的步態(tài)的任意切換，利用機(jī)械系

4、統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS與MATLAB聯(lián)合搭建六足機(jī)器人的控制系統(tǒng)，在ADAMS中完成六足機(jī)器人的機(jī)械建模后，在MATLAB/Simulink中負(fù)責(zé)構(gòu)建基于CPG的機(jī)器人腿部控制節(jié)律信號(hào)，利用其獨(dú)特的ADAMS/Control接口實(shí)現(xiàn)二者的聯(lián)立，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的仿真運(yùn)動(dòng)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用CPG可以控制六足機(jī)器人以三角步態(tài)完成協(xié)調(diào)穩(wěn)定的行走，驗(yàn)證了六足機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性以及所設(shè)計(jì)CPG模型的有效性與可行性，同時(shí)機(jī)器人的腿部運(yùn)動(dòng)符合動(dòng)