仿生機(jī)器蟹步行機(jī)理分析及控制系統(tǒng)研究.pdf

1、首先論文對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的現(xiàn)狀以及近年來多足步行機(jī)步態(tài)研究方面的文獻(xiàn)進(jìn)行了綜述.通過對(duì)螃蟹步足結(jié)構(gòu)的仿生抽象,建立了蟹足機(jī)構(gòu)模型,優(yōu)化設(shè)計(jì)出了步行足的結(jié)構(gòu)參數(shù),在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步設(shè)計(jì)出了仿生機(jī)器蟹樣機(jī)的機(jī)械本體結(jié)構(gòu).然后根據(jù)兩棲仿生機(jī)器蟹控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體要求,在對(duì)兩棲仿生機(jī)器蟹行為分解的基礎(chǔ)上提出了多層多目標(biāo)遞階分布式的總體控制框架,在該框架基礎(chǔ)上選擇DSP作為核心控制器件建立起了整個(gè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).對(duì)仿生機(jī)器

2、蟹的單足軌跡規(guī)劃問題進(jìn)行了研究,提出了多項(xiàng)式逼近的軌跡規(guī)劃算法,給出了擺動(dòng)相和支撐相時(shí)足尖點(diǎn)軌跡關(guān)于時(shí)間的多項(xiàng)式表達(dá)式.針對(duì)所建立的仿生機(jī)器蟹結(jié)構(gòu),推導(dǎo)出了反解關(guān)節(jié)角公式.建立了單步行足控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),進(jìn)行了單足控制實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了單足控制方法及足尖點(diǎn)軌跡規(guī)劃方法的可行性.在對(duì)蟹的步態(tài)觀察實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,用Porta法對(duì)八足步態(tài)狀態(tài)進(jìn)行了定義和分類,繪制出了八足步態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖.對(duì)八足波形步態(tài)進(jìn)行了分類,并通過步態(tài)狀態(tài)分析,得出了對(duì)任意八足波形步態(tài)

3、R=4的結(jié)論,研究了波形步態(tài)之間的轉(zhuǎn)換,給出了八足波形步態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及波形步態(tài)間轉(zhuǎn)換的方法;研究了雙四足步態(tài)的獲得問題,得出了對(duì)任意處于R=4步態(tài)狀態(tài)的初始條件,都可以通過執(zhí)行有限次擺動(dòng)相時(shí)間恒長(zhǎng)的交替式邁步運(yùn)動(dòng)獲得雙四足步態(tài)的結(jié)論.基于生物節(jié)律性運(yùn)動(dòng)是由脊髓中的CPG功能模塊控制的事實(shí)提出了對(duì)多足步態(tài)的CPG控制概念.結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真對(duì)Lakshmanan和Murali的神經(jīng)元軸突的非線性振蕩模型進(jìn)行了分析,考察了其二次Hopf分岔特性