帶視覺和聽覺的仿生六足機(jī)器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化與控制研究.pdf

1、近年來，六足機(jī)器人的研究取得了很大進(jìn)展，并獲得了一些實(shí)際應(yīng)用，然而，從仿生的角度來講，現(xiàn)有的六足機(jī)器人并未表現(xiàn)出體型小，質(zhì)量輕，運(yùn)動靈活且具有高載荷比（負(fù)載能力和自身重量的比值）的特點(diǎn)，嚴(yán)重地制約了六足機(jī)器人的應(yīng)用和推廣；另外，在智能感知和控制方面，功能也比較單一。本文以提高機(jī)器人的載荷比及智能性為主要目標(biāo)，開展六足仿生機(jī)器人系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，基于優(yōu)化的結(jié)果研制帶有視覺及聽覺的樣機(jī)，并開發(fā)其控制系統(tǒng)，開展實(shí)驗(yàn)研究。
　　根據(jù)功能及性

2、能指標(biāo)的要求，從仿生的角度設(shè)計了一種六足機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，建立了單腿的運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)模型。推導(dǎo)了載荷比計算公式，分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)、腿部構(gòu)型等對機(jī)器人載荷比的影響規(guī)律，從而確定了保證高載荷比的腿部結(jié)構(gòu)參數(shù)及標(biāo)稱構(gòu)型。在上述優(yōu)化的基礎(chǔ)上，進(jìn)行部件選型及系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計及機(jī)械加工，并集成了視覺及語音識別模塊，以提高機(jī)器人的環(huán)境感知與人機(jī)交互能力。本文還開發(fā)了機(jī)器人的嵌入式控制系統(tǒng)及上位機(jī)操作軟件?？刂破鞑捎肧TM32系列微控制器，在其上移植了嵌入式實(shí)

3、時操作系統(tǒng)RT-Thread，以提高機(jī)器人控制器的數(shù)據(jù)處理能力。上位機(jī)軟件是基于目前流行的機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS(Robot Operating System)上開發(fā)的，實(shí)現(xiàn)了仿生六足機(jī)器人的語音控制、基于顏色的物體跟隨和基于點(diǎn)云庫的物體跟隨等功能。嵌入式控制器與上位機(jī)之間采用WIFI進(jìn)行通信，事實(shí)表明，這樣的通訊方式，其傳輸速度和準(zhǔn)確性都非常好。
　　將機(jī)械、電氣及控制等子系統(tǒng)集成后，研制了仿生六足機(jī)器人系統(tǒng)的樣機(jī)，并進(jìn)行了一系列