四足并聯(lián)腿步行椅機器人運動規(guī)劃與控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、并聯(lián)機器人與串聯(lián)機器人對比，并聯(lián)機器人具有剛度大、精度高、承載能力強等優(yōu)點。與串聯(lián)機器人相比，在高速、大承載力場合具有明顯優(yōu)勢。本文主要對4(2UPS+UP)載人并聯(lián)腿步行椅機器人及其控制系統(tǒng)進行了研究分析。在已有運動學分析基礎(chǔ)之上，規(guī)劃了一種動態(tài)載人對角步態(tài)，并重點研究了直流有刷電機伺服運動控制算法和整機控制系統(tǒng)搭建。最后，通過單腿機構(gòu)末端參考點軌跡跟蹤實驗證明伺服運動控制系統(tǒng)的有效性，通過機器人載人步態(tài)實驗驗證步態(tài)規(guī)劃和控制系統(tǒng)搭建

2、的合理性。
　　首先，在已有運動學分析基礎(chǔ)之上，對單腿機構(gòu)足底末端參考點速度與各分支運動速度之間的映射關(guān)系進行求解。設(shè)計了一種動態(tài)載人對角步態(tài)，并求出在此步態(tài)下行走時，腿部各個運動分支的長度和速度變化。通過ADAMS對此步態(tài)進行仿真，證明此步態(tài)能夠?qū)崿F(xiàn)載人并聯(lián)腿步行椅機器人行走。
　　然后，建立了直流有刷電機的數(shù)學模型，找到了電機轉(zhuǎn)速與電機系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)之上設(shè)計了基于H橋的單極性集成驅(qū)動電路。設(shè)計了伺服電機運動

3、控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，并完成了調(diào)試。
　　其次，基于速度前饋的伺服三環(huán)控制策略，設(shè)計了直流有刷電機運動控制器的下位軟件系統(tǒng)，并完成其上位伺服調(diào)試軟件系統(tǒng)的開發(fā)。基于SIMULINK，完成了基于速度前饋伺服控制算法的仿真驗證。
　　最后，搭建單腿運動控制平臺，通過單腿機構(gòu)的末端軌跡跟蹤實驗證明電機運動控制器的有效性。搭建整機分布式控制系統(tǒng)實驗平臺，設(shè)計此機器人的上位機伺服軟件控制系統(tǒng)，實現(xiàn)各分支的協(xié)調(diào)運動。并進行整機步態(tài)跟蹤實驗