液壓步行機器人嵌入式控制系統設計.pdf

1、本文基于已研制出的液壓驅動雙足步行機器人樣機，設計了嵌入式控制系統以實現樣機的步行功能。
　　首先根據機器人樣機特性，結合當前發(fā)展趨勢，提出了五點控制系統設計要求，根據需求確定了系統通信方案和嵌入式實時操作系統，采用分布式結構，將控制系統分為規(guī)劃模塊、傳感模塊和驅動模塊三個部分。
　　其次根據控制系統三個模塊的功能需求，完成了相關硬件電路設計，軟件方面設計了實現規(guī)劃模塊功能的各項任務，可通過uC/OS-Ⅲ操作系統進行調度，利

2、用實時以太網EtherCAT實現了不同模塊的數據傳輸，使用姿態(tài)傳感器內部的DMP完成了機器人姿態(tài)數據采集，移植文件系統FATFS，采用雙緩沖區(qū)模式存儲系統運行過程中的關鍵數據。
　　接著對機器人關節(jié)驅動控制方法進行了研究，考慮到傳統PID控制方法的不足，使用自整定模糊PID控制驅動機器人關節(jié)，對機器人關節(jié)建模，詳細分析了比例、積分、微分環(huán)節(jié)對系統的影響，再制定模糊規(guī)則，通過仿真說明模糊PID控制比傳統PID控制在機器人關節(jié)控制上更

3、具優(yōu)勢。
　　最后搭建實驗平臺，對嵌入式控制系統的相關性能進行了實驗與分析。數據收發(fā)實驗說明數據傳輸穩(wěn)定、準確，數據采集實驗驗證了關鍵數據寫入無丟失，機器人運動控制實驗中，單關節(jié)控制實驗證明模糊PID控制更適用于液壓步行機器人，控制周期實驗證明4ms以內的控制周期可以滿足機器人控制需求，多關節(jié)聯動實驗表明機器人步態(tài)周期越長，控制效果越好，步態(tài)周期過短時機器人關節(jié)驅動能力不足，步行實驗證明嵌入式控制系統可以滿足機器人慢速平穩(wěn)步行的需