六足機(jī)器人非結(jié)構(gòu)化地形下步態(tài)生成與腿部控制研究.pdf

1、六足機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)的冗余、時(shí)變拓?fù)涞奶攸c(diǎn)以及落足點(diǎn)選擇的離散性使其具備較強(qiáng)的非結(jié)構(gòu)化地形適應(yīng)能力。落足點(diǎn)選擇作為六足機(jī)器人移動(dòng)過程中的重要環(huán)節(jié)，其合理性與六足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、移動(dòng)速度、越障能力等息息相關(guān)。因此，研究六足機(jī)器人非結(jié)構(gòu)化地形下步態(tài)生成具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　本文首先介紹了六足機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)，并基于機(jī)器人學(xué)相關(guān)理論從機(jī)器人串聯(lián)角度分析了六足機(jī)器人擺動(dòng)腿運(yùn)動(dòng)學(xué)和足端工作空間；從機(jī)器人并聯(lián)角度分析了六足機(jī)器

2、人軀干運(yùn)動(dòng)學(xué)和軀干工作空間。將ADAMS仿真結(jié)果與MATLAB計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比驗(yàn)證了串并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的正確性。然后對六足機(jī)器人初始狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化以使其運(yùn)動(dòng)靈活度最大，提出用多目標(biāo)粒子群算法對該優(yōu)化問題進(jìn)行求解。
　　基于三足步態(tài)，結(jié)合已知地形信息對六足機(jī)器人進(jìn)行步跡點(diǎn)規(guī)劃，即步態(tài)生成。提出采用小范圍快速規(guī)劃策略進(jìn)行落足點(diǎn)選取以滿足快速性和有效性要求；分析落足點(diǎn)選取所需考慮的地形約束、機(jī)器人自身運(yùn)動(dòng)約束和穩(wěn)定性約束并將其表達(dá)成一系列懲

3、罰函數(shù)，綜合考慮懲罰函數(shù)并用它來評價(jià)落足點(diǎn)的“好壞”，這樣本文的步跡點(diǎn)規(guī)劃就轉(zhuǎn)化成一個(gè)優(yōu)化問題，提出采用蟻群算法對該優(yōu)化問題進(jìn)行求解從而規(guī)劃出機(jī)器人四步步行所需的落足點(diǎn)。最后通過MATLAB仿真計(jì)算驗(yàn)證了該步跡點(diǎn)規(guī)劃的有效性。
　　充分考慮機(jī)器人運(yùn)動(dòng)能力和地形約束，對六足機(jī)器人全身運(yùn)動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃。為了滿足六足機(jī)器人步行時(shí)的柔順性要求，提出采用基于位置的阻抗控制策略并分析了該控制策略的力位跟蹤性能從而提出更有效的自適應(yīng)阻抗控制，最后通