三肢體仿生機(jī)器人運動仿真及控制系統(tǒng)研究.pdf

1、三肢體仿生機(jī)器人是在對哺乳動物和昆蟲進(jìn)行功能仿生研究基礎(chǔ)上提出的一種新型多功能機(jī)器人。機(jī)器人采用了腿、臂機(jī)構(gòu)融合一體化設(shè)計，在需要移動時其肢體可轉(zhuǎn)變?yōu)樾凶邫C(jī)構(gòu)，在需要執(zhí)行操作任務(wù)時其肢體可轉(zhuǎn)變?yōu)椴僮鳈C(jī)構(gòu)。機(jī)器人三個肢體呈等腰三角形排列，采用永磁吸附足以保持其在運動和操作過程中的平衡。機(jī)器人的11個運動關(guān)節(jié)都由直流伺服電機(jī)單獨驅(qū)動，其中髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)采用蝸輪蝸桿以實現(xiàn)自鎖。
　　首先，基于對機(jī)器人獨特的結(jié)構(gòu)和靈活多樣的運動形

2、式的考慮，采用分級和模塊化思想，設(shè)計了由PC機(jī)、TMS320LF2407和MSC1210組成的三級控制系統(tǒng)。在建立了機(jī)器人關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)模型后，使用遺傳算法對其關(guān)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行PID參數(shù)整定，進(jìn)行機(jī)器人關(guān)節(jié)的積分分離的PID控制策略和轉(zhuǎn)角誤差的理論分析，并進(jìn)行了機(jī)器人三維力/力矩傳感器、接觸傳感器、測距傳感器和光電開關(guān)的標(biāo)定與安裝。
　　其次，對機(jī)器人多種運動形式進(jìn)行了規(guī)劃，并利用Matlab進(jìn)行了三維仿真。在進(jìn)行機(jī)器人行走步態(tài)

3、規(guī)劃時，仿照雙足機(jī)器人行走步態(tài)，采用“合二為一”的策略，即將機(jī)器人兩側(cè)動作一致的肢體作為一個肢體來規(guī)劃，并給出了具體規(guī)劃算法。此外，對于機(jī)器人交叉行走步態(tài)，還提出了一種基于能量最優(yōu)的優(yōu)化算法，應(yīng)用于該機(jī)器人，從而得到了相應(yīng)優(yōu)化參數(shù)。仿真結(jié)構(gòu)表明，機(jī)器人運動具有很好的連續(xù)性和平穩(wěn)性。
　　然后，在得到電機(jī)PID整定參數(shù)和機(jī)器人預(yù)期的關(guān)節(jié)角度仿真軌跡后，分別在CC’C2000和Keil uVersion2環(huán)境下編寫了TMS320LF2