靈長類仿生機器人運動控制研究.pdf

1、仿生機器人是仿生學的各種先進技術與機器人領域的各種應用目的的最佳結合。從機器人的角度來看，仿生機器人是機器人發(fā)展的最高階段；從仿生學的角度來看，仿生機器人是仿生學技術的完美綜合與全面應用。仿生技術是當今運動控制的前沿課題，而模仿靈長類的運動特性又是這一課題中的難點，本課題即是以此為背景引入一種仿生機器人——雙擺式仿生長臂猿機器人。
　　根據長臂猿的生活習性及其運動特點，本文提出了雙擺式仿生長臂猿機器人的基本原理及其控制目標。根據分

2、析力學中的拉格朗日方程及其分析方法，依據長臂猿的體態(tài)特征建立了該仿生機器人的動力學模型。該模型的自由度多于其執(zhí)行器，故其為一欠驅動系統(tǒng)模型并具有較強的非線性特征。
　　針對該欠驅動仿生機器人目標控制的特點，即其控制目的并不是將其控制在其自身的某個平衡區(qū)域內而是通過對目標的判斷來控制其運動過程，引入滑模變結構控制理論為其設計了運動控制器。數(shù)字仿真表明該控制器可以很好的滿足該仿生機器人的控制目標的需要，并具有一定的魯棒性。
　　

3、為了更加生動和有效的驗證該仿生機器人的動力學特征及所設計控制器的控制性能，本文通過虛擬樣機技術，建立了基于MATLAB及ADAMS的動力學聯(lián)合仿真平臺。在此平臺上獲得的仿真模型可以最大限度的接近實物模型，從而可以更大程度的驗證所提出的控制策略的效果。同時，通過一個典型的控制案例——球棒系統(tǒng)的平衡控制——詳細的給出了該仿真實驗平臺的一個完整的操作流程及實驗效果。
　　最后，在所建立的仿真平臺上對所提出的控制系統(tǒng)進行了聯(lián)合仿真實驗，實