四足仿生機器人狀態(tài)信息分布式并行感知系統(tǒng)設計.pdf

1、四足仿生機器人工作能力強、環(huán)境適應性好，有著非常廣闊的應用前景。在四足仿生機器人的運動控制過程中，狀態(tài)感知是一個非常重要的環(huán)節(jié)，其對狀態(tài)信息的采集與處理的實時性和可靠性，直接影響到機器人的動作合理性與穩(wěn)定性、工作能力和使用壽命。保證狀態(tài)感知的實時性和可靠性對四足仿生機器人研究和應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，機器人的運動與作業(yè)環(huán)境具有強震動、強電磁干擾等復雜影響因素。因此，采用常規(guī)方法很難滿足

2、狀態(tài)感知的實時性和可靠性要求。本文針對四足仿生機器人控制的需求，提出基于CAN總線的分布式狀態(tài)感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設計高實時性和可靠性的狀態(tài)感知系統(tǒng)核心單元，為機器人規(guī)劃與協(xié)調(diào)控制器和環(huán)境感知單元提供機器人本體信息。
　　首先，分析四足仿生機器人的機械結(jié)構(gòu)和動力裝置，給出機器人控制系統(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系，獲得狀態(tài)信息的內(nèi)容，為狀態(tài)感知系統(tǒng)設計提供依據(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)機器人常用總線的特點和狀態(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)，并進行傳感器配置和信號調(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)有的硬件設計技術，建立狀態(tài)感知系統(tǒng)核心單元的硬件結(jié)構(gòu)，研究硬件電路的實現(xiàn)和可靠性設計方法，探索FPGA片上系統(tǒng)的設計和優(yōu)化方法。
　　最后，設計狀態(tài)感知半實物仿真系統(tǒng)，測試狀態(tài)感知系統(tǒng)硬件的性能，實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)分析證明所設計的狀態(tài)感知系統(tǒng)硬件