兩棲可變形機(jī)器人控制系統(tǒng)與自主越障研究.pdf

1、海洋與陸地銜接地帶是科學(xué)研究、環(huán)境監(jiān)測(cè)及軍事領(lǐng)域等方面關(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域之一。研究能夠適應(yīng)水陸兩棲非結(jié)構(gòu)環(huán)境的機(jī)器人及其關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)提升我國近海領(lǐng)域技術(shù)優(yōu)勢(shì)、維護(hù)海洋權(quán)益和海防安全等具有重要的科學(xué)價(jià)值和戰(zhàn)略意義。在中國科學(xué)院創(chuàng)新基金“水陸兩棲可變形機(jī)器人研究”的支持下，本文針對(duì)具備較強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性的鏈?zhǔn)侥K化可變形水陸兩棲機(jī)器人Amoeba-II的控制系統(tǒng)及自主越障控制方法開展研究。
　　首先，針對(duì)Amoeba-II的控制系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)了

2、基于層次化體系及分布式控制的模塊化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)按功能分為監(jiān)控層、規(guī)劃層和執(zhí)行層，由規(guī)劃、執(zhí)行、通信和感知等模塊組成。完成了基于VC的監(jiān)控平臺(tái)軟件和以微處理器為核心的各模塊的軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用 CAN總線實(shí)現(xiàn)了模塊間數(shù)據(jù)通信。通過機(jī)器人樣機(jī)的兩棲運(yùn)動(dòng)步態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該控制系統(tǒng)的有效性。
　　其次，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)Amoeba-II自主運(yùn)動(dòng)控制方法的仿真研究，根據(jù)在ADAMS中便于建立虛擬機(jī)械系統(tǒng)、在MATLAB中便于建立控制方

3、法模型的特點(diǎn)，將二者優(yōu)勢(shì)結(jié)合，設(shè)計(jì)了基于ADAMS和MATLAB的機(jī)器人聯(lián)合仿真控制平臺(tái)，并為提高仿真運(yùn)行速度提出了一種簡化的Amoeba-II虛擬機(jī)械系統(tǒng)模型。通過控制Amoeba-II虛擬樣機(jī)運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)觀測(cè)的控制效果與真實(shí)物理系統(tǒng)現(xiàn)象相接近。
　　最后，在對(duì)Amoeba-II越障運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上，提出建立包含局部地形信息及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的任務(wù)表，利用傳感器反饋信息控制任務(wù)表的更新與執(zhí)行，從而控制機(jī)器人實(shí)時(shí)調(diào)整姿態(tài)適應(yīng)地形實(shí)現(xiàn)