六足機器人非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的擺動腿運動規(guī)劃與控制研究.pdf

1、六足機器人結(jié)構(gòu)的冗余性以及落足點的離散性使其具有更加卓越的應(yīng)對非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的能力和潛質(zhì)。腿部擺動作為六足機器人移動的重要環(huán)節(jié),其合理性直接關(guān)系到機器人的整體運動性能。因此,開展腿部擺動策略的研究對于機器人的進一步應(yīng)用有著十分重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　本課題的目的是,針對已經(jīng)完成的六足機器人本體 HITCR-II,基于非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的柵格模型,分析和研究其腿部在崎嶇地面上的擺動時的運動規(guī)劃與控制方法,并完成仿真驗證。
　　首先

2、在對六足機器人本體結(jié)構(gòu)進行概述的基礎(chǔ)上,應(yīng)用機器人學理論對機器人擺動腿進行了運動學建模和分析,推導了足端運動與各關(guān)節(jié)運動之間的數(shù)學關(guān)聯(lián),分析了足端工作空間,為后續(xù)的運動規(guī)劃和控制奠定了基礎(chǔ)。通過仿真驗證了運動學模型的正確性。
　　在對六足機器人移動過程及落足原理進行分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合機器人足端形狀提出了一種地形特征提取方法,更加準確的描述了地形的局部特征。設(shè)計了能夠直接對落足點進行定量評估的可落足性函數(shù),可有效提高機器人的地形判斷

3、能力和運動實時性。通過仿真實驗驗證了該地形評估策略的有效性。
　　在充分考慮地形約束的情況下,研究了六足機器人腿部在擺動過程中的軌跡規(guī)劃和控制方法?；谧顑?yōu)控制理論建立了擺動腿軌跡規(guī)劃模型,并且提出了一種基于最速下降法的數(shù)值解法。設(shè)計了腿部關(guān)節(jié)伺服控制器,利用李雅普諾夫直接法對控制器性能進行了分析,從理論上證明了控制器的穩(wěn)定性和可行性。
　　最后,建立了基于 ADAMS和 MATLAB的擺動腿仿真平臺,進行了軌跡規(guī)劃與控制方