四足仿生機(jī)器人狀態(tài)信息分布式并行感知系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、四足仿生機(jī)器人工作能力強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性好，有著非常廣闊的應(yīng)用前景。在四足仿生機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程中，狀態(tài)感知是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，其對(duì)狀態(tài)信息的采集與處理的實(shí)時(shí)性和可靠性，直接影響到機(jī)器人的動(dòng)作合理性與穩(wěn)定性、工作能力和使用壽命。保證狀態(tài)感知的實(shí)時(shí)性和可靠性對(duì)四足仿生機(jī)器人研究和應(yīng)用都有著重要的意義。
　　用于狀態(tài)感知的傳感器種類多、數(shù)量大。同時(shí)，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)與作業(yè)環(huán)境具有強(qiáng)震動(dòng)、強(qiáng)電磁干擾等復(fù)雜影響因素。因此，采用常規(guī)方法很難滿足

2、狀態(tài)感知的實(shí)時(shí)性和可靠性要求。本文針對(duì)四足仿生機(jī)器人控制的需求，提出基于CAN總線的分布式狀態(tài)感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)高實(shí)時(shí)性和可靠性的狀態(tài)感知系統(tǒng)核心單元，為機(jī)器人規(guī)劃與協(xié)調(diào)控制器和環(huán)境感知單元提供機(jī)器人本體信息。
　　首先，分析四足仿生機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)和動(dòng)力裝置，給出機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成，確定狀態(tài)感知系統(tǒng)的作用及與其他部分的關(guān)系，獲得狀態(tài)信息的內(nèi)容，為狀態(tài)感知系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　其次，分析狀態(tài)信息的特征和布局，提出分布式狀

3、態(tài)感知的思想，根據(jù)機(jī)器人常用總線的特點(diǎn)和狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)量，研究并建立基于CAN總線的分布式狀態(tài)感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行傳感器配置和信號(hào)調(diào)理。
　　然后，根據(jù)狀態(tài)感知系統(tǒng)的硬件功能需求，分析現(xiàn)有的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)，建立狀態(tài)感知系統(tǒng)核心單元的硬件結(jié)構(gòu)，研究硬件電路的實(shí)現(xiàn)和可靠性設(shè)計(jì)方法，探索FPGA片上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法。
　　最后，設(shè)計(jì)狀態(tài)感知半實(shí)物仿真系統(tǒng)，測(cè)試狀態(tài)感知系統(tǒng)硬件的性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)分析證明所設(shè)計(jì)的狀態(tài)感知系統(tǒng)硬件