六足仿生機器人結構優(yōu)化設計及其位姿控制策略研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展,機器人的研究逐漸從結構化環(huán)境中的定點作業(yè)向非結構化環(huán)境中的自主作業(yè)轉變,這要求機器人具有在非結構化地形下自主行走的能力。六足機器人的步態(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整來提高機器人的步行穩(wěn)定性,對地形的適應能力強,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計一種模塊化,集成化,多傳感器的,能夠在非結構化環(huán)境下全方位穩(wěn)定行走的六足仿生機器人,在此基礎上對機器人的運動學

2、進行分析,并進一步對機器人的位姿控制策略進行研究,從而實現(xiàn)六足機器人的穩(wěn)定行走。
　　首先,結構設計部分,以節(jié)肢動物為仿生原型,考慮機器人的功能實現(xiàn)和其它現(xiàn)實因素,完成六足機器人的整體機械結構設計及腿部的結構優(yōu)化。結構設計包括:從仿生學的角度對六足機器人進行結構建模,以靈活性和穩(wěn)定性為設計目標來進行機器人的軀干設計,同時以模塊化和集成化為設計指導,對腿部結構進行優(yōu)化,減小腿部的重量和尺寸。
　　針對設計出的六足機器人,建立D

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