空間變拓?fù)淞厮拿骟w機器人運動控制技術(shù)研究.pdf

1、針對現(xiàn)有移動機器人難以適用于行星表面密布的隕石坑、溝壑及峽谷等極端陸地環(huán)境探測的現(xiàn)狀，本文主要研究一種具有高機動性、不懼顛覆且環(huán)境適應(yīng)力強的變拓?fù)淞厮拿骟w機器人。該機器人主要是由19根連桿和8個外圍節(jié)點構(gòu)成，通過連桿伸縮來改變機器人的構(gòu)型，進而實現(xiàn)機器人的運動。變拓?fù)淞厮拿骟w機器人是一種具有多移動關(guān)節(jié)、多節(jié)點及多閉鏈的并聯(lián)機構(gòu)，這對運動控制提出了極大的挑戰(zhàn)，因此本文主要研究其運動控制涉及的運動學(xué)、動力學(xué)、步態(tài)規(guī)劃和連桿控制等亟需解決

2、的關(guān)鍵問題。
　　簡要分析了變拓?fù)淞厮拿骟w機器人的運動學(xué)逆解，然后基于機器人自身的結(jié)構(gòu)特點，將之分為兩個并聯(lián)三角平臺式機構(gòu)，依據(jù)并聯(lián)三角平臺式機構(gòu)的分析方法詳細(xì)推導(dǎo)了機器人的正運動學(xué)封閉解。此外，對機器人進行了一階運動影響系數(shù)及速度分析，得出其雅克比矩陣。為便于對變拓?fù)淞厮拿骟w機器人進行控制，采用拉格朗日動力學(xué)建模思想，分別求解機器人連桿和節(jié)點的動能、勢能及離心力等元素，推導(dǎo)出笛卡爾空間的動力學(xué)方程。
　　步態(tài)規(guī)劃是實現(xiàn)

3、變拓?fù)淞厮拿骟w機器人穩(wěn)定運動的基礎(chǔ)。本文提出結(jié)合有限狀態(tài)機和中樞模式發(fā)生器進行步態(tài)規(guī)劃的方法，實現(xiàn)機器人的翻滾步態(tài)規(guī)劃。此外，基于重心投影點和支撐多邊形的步態(tài)規(guī)劃原則，實現(xiàn)變拓?fù)淞厮拿骟w機器人的行走步態(tài)規(guī)劃。最后，在ADAMS軟件中建立變拓?fù)淞厮拿骟w機器人模型，并對兩種步態(tài)分別進行了運動學(xué)仿真驗證。
　　結(jié)合機器人動力學(xué)方程證明了分散自適應(yīng)控制系統(tǒng)是李雅普諾夫意義下漸近穩(wěn)定的，通過對簡化模型的數(shù)值仿真驗證了分散自適應(yīng)控制的收