三肢體仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃策略的研究.pdf

1、三肢體仿生機(jī)器人是在對(duì)哺乳動(dòng)物和昆蟲(chóng)進(jìn)行功能仿生研究基礎(chǔ)上提出的一種新型多功能機(jī)器人。機(jī)器人采用了腿、臂機(jī)構(gòu)融合一體化設(shè)計(jì)，具有在需要移動(dòng)時(shí)其肢體可轉(zhuǎn)變?yōu)樾凶邫C(jī)構(gòu)，在需要執(zhí)行操作任務(wù)時(shí)其肢體可轉(zhuǎn)變?yōu)椴僮鳈C(jī)構(gòu)。機(jī)器人三個(gè)肢體呈等腰三角形排列，采用永磁吸附足以保持其在運(yùn)動(dòng)和操作過(guò)程中的平衡。機(jī)器人的十一個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)都由直流伺服電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，其中髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)采用蝸輪蝸桿以實(shí)現(xiàn)自鎖。首先，針對(duì)實(shí)驗(yàn)室的三肢體功能仿生機(jī)器人提出了基于傳感器

2、信息的環(huán)境適應(yīng)性運(yùn)動(dòng)規(guī)劃策略，而且在此基礎(chǔ)上對(duì)其在Java/Java3D開(kāi)發(fā)平臺(tái)上的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行了討論和設(shè)計(jì)。作為結(jié)果，所開(kāi)發(fā)的虛擬環(huán)境系統(tǒng)能夠滿足復(fù)雜多樣的應(yīng)用需求，同時(shí)具有模塊化、可重用及可擴(kuò)展等特點(diǎn)，所建模的復(fù)雜性與具體完成的任務(wù)無(wú)關(guān)，而主要依賴于組成系統(tǒng)的具體對(duì)象的重用、擴(kuò)展及其相互之間關(guān)系的描述，因此具有較為廣泛的應(yīng)用性。其次，介紹了基于模糊的演化步態(tài)規(guī)劃方法的基本思想。對(duì)五種基本步態(tài)進(jìn)行定義及功能的劃分，在此基礎(chǔ)上基于模糊規(guī)

3、則提出了在線步態(tài)規(guī)劃，此規(guī)劃以基本步態(tài)為依托，對(duì)之進(jìn)行修整，生成演化步態(tài)用于動(dòng)態(tài)環(huán)境行走。最后，此規(guī)劃可自動(dòng)回歸到原來(lái)的基本步態(tài)，實(shí)現(xiàn)基本步態(tài)和演化步態(tài)之間的任意轉(zhuǎn)換。其中設(shè)計(jì)了較完整的模糊控制規(guī)則庫(kù)，利用重心法對(duì)模糊輸出進(jìn)行計(jì)算，最后通過(guò)仿真理論上表明該步態(tài)規(guī)劃方法的有效性。然后，介紹了三肢體功能仿生機(jī)器人基于向量場(chǎng)的局部導(dǎo)航模型的設(shè)計(jì)，運(yùn)用學(xué)習(xí)機(jī)制認(rèn)知環(huán)境中障礙物的狀態(tài)和路徑，從而完成機(jī)器人的導(dǎo)航任務(wù)。通過(guò)仿真，表明了所述基于向量場(chǎng)