六足仿生機(jī)器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及其位姿控制策略研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展,機(jī)器人的研究逐漸從結(jié)構(gòu)化環(huán)境中的定點作業(yè)向非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中的自主作業(yè)轉(zhuǎn)變,這要求機(jī)器人具有在非結(jié)構(gòu)化地形下自主行走的能力。六足機(jī)器人的步態(tài)豐富,具有較高的靈活性和穩(wěn)定性,同時能夠通過位姿的實時調(diào)整來提高機(jī)器人的步行穩(wěn)定性,對地形的適應(yīng)能力強,因而能夠滿足在崎嶇地形中穩(wěn)定行走的要求。
　　本課題研究的目的是設(shè)計一種模塊化,集成化,多傳感器的,能夠在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下全方位穩(wěn)定行走的六足仿生機(jī)器人,在此基礎(chǔ)上對機(jī)器人的運動學(xué)

2、進(jìn)行分析,并進(jìn)一步對機(jī)器人的位姿控制策略進(jìn)行研究,從而實現(xiàn)六足機(jī)器人的穩(wěn)定行走。
　　首先,結(jié)構(gòu)設(shè)計部分,以節(jié)肢動物為仿生原型,考慮機(jī)器人的功能實現(xiàn)和其它現(xiàn)實因素,完成六足機(jī)器人的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計及腿部的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。結(jié)構(gòu)設(shè)計包括:從仿生學(xué)的角度對六足機(jī)器人進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模,以靈活性和穩(wěn)定性為設(shè)計目標(biāo)來進(jìn)行機(jī)器人的軀干設(shè)計,同時以模塊化和集成化為設(shè)計指導(dǎo),對腿部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,減小腿部的重量和尺寸。
　　針對設(shè)計出的六足機(jī)器人,建立D

3、-H坐標(biāo)系,對機(jī)器人的擺動腿和支撐腿進(jìn)行正逆運動學(xué)分析,為之后的位姿控制策略研究打下基礎(chǔ)。同時對六足機(jī)器人擺動腿和軀干的工作空間進(jìn)行分析,為六足機(jī)器人的運動規(guī)劃提供條件。
　　針對六足機(jī)器人的步行穩(wěn)定問題,對機(jī)器人的位姿控制策略進(jìn)行研究,并將其分成兩步來實施:采用基于最優(yōu)位姿和重心調(diào)整的位姿調(diào)整策略,完成機(jī)器人的位姿調(diào)整;同時基于足力控制的位姿保持策略,實現(xiàn)機(jī)器人的穩(wěn)定行走;六足機(jī)器人的位姿控制通過力/位混合控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。位姿控