四足機(jī)器人在崎嶇路面的路徑規(guī)劃和穩(wěn)定行走研究.pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展,機(jī)器人面對(duì)的工作環(huán)境也變得越來(lái)越復(fù)雜,因此對(duì)機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)性提出了更高的要求。在眾多形式(如輪式、履帶、足式等等)的地面移動(dòng)機(jī)器人中,足式機(jī)器人以良好的崎嶇環(huán)境適應(yīng)性而受到研究人員的廣泛重視,并且在災(zāi)后搜救、軍事偵察、星際探索及反恐活動(dòng)等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在足式機(jī)器人中,四足機(jī)器人以良好的負(fù)載能力以及靈活的運(yùn)動(dòng)方式而受到眾多機(jī)器人研究人員的關(guān)注,因此一直是足式機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱門研究對(duì)象。隨著四足機(jī)器人工

2、作環(huán)境的復(fù)雜化多樣化,復(fù)雜環(huán)境中的路徑規(guī)劃和四足機(jī)器人的穩(wěn)定性是其能否順利完成任務(wù)的前提條件。因此,對(duì)四足機(jī)器人在崎嶇路面的路徑規(guī)劃和穩(wěn)定行走的研究具有重要理論意義和實(shí)踐價(jià)值。
　　本文將四足機(jī)器人作為研究對(duì)象,基于路徑規(guī)劃和穩(wěn)定行走的相關(guān)算法,開展了面向四足機(jī)器人在崎嶇路面上的路徑規(guī)劃和穩(wěn)定行走方法的研究。
　　首先,本文采用了A*路徑搜索算法并獲得了四足機(jī)器人過(guò)崎嶇路面的多條備選路徑。為了獲得唯一的規(guī)劃路徑,提出了一種改

3、進(jìn)的A*算法,并對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析,從而得到了其參數(shù)范圍,穩(wěn)定收斂域和可控可觀性。在此基礎(chǔ)上結(jié)合四個(gè)優(yōu)化指標(biāo)規(guī)劃得到了一條較優(yōu)的四足機(jī)器人行走路徑。
　　其次,在分析四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了一般情況下四足機(jī)器人重心投影到支撐邊界的距離表達(dá)式,并選擇壓力中心法(COP)作為穩(wěn)定性判據(jù);同時(shí),選取適當(dāng)?shù)牟綉B(tài)規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制方法使得其穩(wěn)定性盡可能大。
　　最后在ADAMS和MATLAB仿真環(huán)境中搭建針對(duì)四足機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),