四足并聯(lián)腿步行椅機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、并聯(lián)機(jī)器人與串聯(lián)機(jī)器人對(duì)比，并聯(lián)機(jī)器人具有剛度大、精度高、承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。與串聯(lián)機(jī)器人相比，在高速、大承載力場(chǎng)合具有明顯優(yōu)勢(shì)。本文主要對(duì)4(2UPS+UP)載人并聯(lián)腿步行椅機(jī)器人及其控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究分析。在已有運(yùn)動(dòng)學(xué)分析基礎(chǔ)之上，規(guī)劃了一種動(dòng)態(tài)載人對(duì)角步態(tài)，并重點(diǎn)研究了直流有刷電機(jī)伺服運(yùn)動(dòng)控制算法和整機(jī)控制系統(tǒng)搭建。最后，通過(guò)單腿機(jī)構(gòu)末端參考點(diǎn)軌跡跟蹤實(shí)驗(yàn)證明伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的有效性，通過(guò)機(jī)器人載人步態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)學(xué)分析基礎(chǔ)之上，對(duì)單腿機(jī)構(gòu)足底末端參考點(diǎn)速度與各分支運(yùn)動(dòng)速度之間的映射關(guān)系進(jìn)行求解。設(shè)計(jì)了一種動(dòng)態(tài)載人對(duì)角步態(tài)，并求出在此步態(tài)下行走時(shí)，腿部各個(gè)運(yùn)動(dòng)分支的長(zhǎng)度和速度變化。通過(guò)ADAMS對(duì)此步態(tài)進(jìn)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(jī)器人行走。
　　然后，建立了直流有刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，找到了電機(jī)轉(zhuǎn)速與電機(jī)系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)了基于H橋的單極性集成驅(qū)動(dòng)電路。設(shè)計(jì)了伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)

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(jì)了直流有刷電機(jī)運(yùn)動(dòng)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(kāi)發(fā)。基于SIMULINK，完成了基于速度前饋伺服控制算法的仿真驗(yàn)證。
　　最后，搭建單腿運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)，通過(guò)單腿機(jī)構(gòu)的末端軌跡跟蹤實(shí)驗(yàn)證明電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器的有效性。搭建整機(jī)分布式控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)此機(jī)器人的上位機(jī)伺服軟件控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各分支的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。并進(jìn)行整機(jī)步態(tài)跟蹤實(shí)驗(yàn)