多足步行機(jī)器人分布式分層控制系統(tǒng)研究.pdf

1、模塊化可重構(gòu)多足步行機(jī)器人由幾何特征及功能相似的可交換模塊組成。它既具有可重構(gòu)機(jī)器人能夠根據(jù)工作環(huán)境和工作任務(wù)要求來改變自身結(jié)構(gòu)的能力，又具有多足步行機(jī)器人對復(fù)雜地形的良好適應(yīng)能力以及較高的靈活性，因此成為機(jī)器人研究的一個(gè)熱點(diǎn)，本文以模塊化可重構(gòu)多足步行機(jī)器人為研究對象，圍繞機(jī)器人控制系統(tǒng)展開了研究，具體的研究工作包括以下幾個(gè)方面：
　　 針對模塊化可重構(gòu)多足步行機(jī)器人的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套分布式分層控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由上層PC機(jī)

2、、機(jī)身控制器和多個(gè)底層控制器組成(底層控制器數(shù)量由機(jī)器人的具體構(gòu)型決定)。其中上層PC機(jī)主要完成運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、步態(tài)生成等上層功能，機(jī)身控制器負(fù)責(zé)從PC機(jī)接收運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)并協(xié)調(diào)各底層關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，底層控制器負(fù)責(zé)控制和驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)電機(jī)按運(yùn)動(dòng)指令運(yùn)動(dòng)。
　　 設(shè)計(jì)了基于ARM微處理器和μc/os? II嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的機(jī)身控制器，該控制器具有良好的實(shí)時(shí)性、可靠性和可擴(kuò)展性。并提出了一種底層模塊的ID自識別方法，能很好地支持多足步行機(jī)器人的重構(gòu)。設(shè)

3、計(jì)并選擇具有傳輸速度快、即插即用的特點(diǎn)的USB總線作為機(jī)身控制器與PC機(jī)之間的通信接口，以滿足機(jī)身控制器與PC間有大量數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)交換的要求，同時(shí)更好的支持了機(jī)器人的可重構(gòu)和可擴(kuò)展性。在底層驅(qū)動(dòng)軟件的基礎(chǔ)上制定了適用于機(jī)器人數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用層通信協(xié)議。
　　 基于CAN總線的底層控制器位于機(jī)器人分布式控制體系底層。它采用了微處理器、專用的運(yùn)動(dòng)控制和驅(qū)動(dòng)芯片以及光電編碼器，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人關(guān)節(jié)的伺服閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制。采用CAN總線作為模塊間