靈長類仿生機(jī)器人運(yùn)動控制研究.pdf

1、仿生機(jī)器人是仿生學(xué)的各種先進(jìn)技術(shù)與機(jī)器人領(lǐng)域的各種應(yīng)用目的的最佳結(jié)合。從機(jī)器人的角度來看，仿生機(jī)器人是機(jī)器人發(fā)展的最高階段；從仿生學(xué)的角度來看，仿生機(jī)器人是仿生學(xué)技術(shù)的完美綜合與全面應(yīng)用。仿生技術(shù)是當(dāng)今運(yùn)動控制的前沿課題，而模仿靈長類的運(yùn)動特性又是這一課題中的難點(diǎn)，本課題即是以此為背景引入一種仿生機(jī)器人——雙擺式仿生長臂猿機(jī)器人。
　　根據(jù)長臂猿的生活習(xí)性及其運(yùn)動特點(diǎn)，本文提出了雙擺式仿生長臂猿機(jī)器人的基本原理及其控制目標(biāo)。根據(jù)分

2、析力學(xué)中的拉格朗日方程及其分析方法，依據(jù)長臂猿的體態(tài)特征建立了該仿生機(jī)器人的動力學(xué)模型。該模型的自由度多于其執(zhí)行器，故其為一欠驅(qū)動系統(tǒng)模型并具有較強(qiáng)的非線性特征。
　　針對該欠驅(qū)動仿生機(jī)器人目標(biāo)控制的特點(diǎn)，即其控制目的并不是將其控制在其自身的某個平衡區(qū)域內(nèi)而是通過對目標(biāo)的判斷來控制其運(yùn)動過程，引入滑模變結(jié)構(gòu)控制理論為其設(shè)計了運(yùn)動控制器。數(shù)字仿真表明該控制器可以很好的滿足該仿生機(jī)器人的控制目標(biāo)的需要，并具有一定的魯棒性。
　　

3、為了更加生動和有效的驗證該仿生機(jī)器人的動力學(xué)特征及所設(shè)計控制器的控制性能，本文通過虛擬樣機(jī)技術(shù)，建立了基于MATLAB及ADAMS的動力學(xué)聯(lián)合仿真平臺。在此平臺上獲得的仿真模型可以最大限度的接近實(shí)物模型，從而可以更大程度的驗證所提出的控制策略的效果。同時，通過一個典型的控制案例——球棒系統(tǒng)的平衡控制——詳細(xì)的給出了該仿真實(shí)驗平臺的一個完整的操作流程及實(shí)驗效果。
　　最后，在所建立的仿真平臺上對所提出的控制系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)合仿真實(shí)驗，實(shí)