仿人機器人行走環(huán)節(jié)控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究.pdf

1、仿人機器人是一種非線性、強耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，其中作為重要組成部分的控制系統(tǒng)涉及控制自動化、機械自動化、傳感器技術(shù)、智能控制、電子技術(shù)等多技術(shù)領(lǐng)域，其性能是衡量仿人機器人先進性與功能強弱的標(biāo)準，直接決定仿人機器人能否完成預(yù)期的任務(wù)。理想的仿人機器人行走環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)能夠有效地實現(xiàn)實時采集和處理數(shù)據(jù)、運動軌跡的規(guī)劃、人機互動等功能，同時控制各個關(guān)節(jié)按照指令準確運動，完成像人一樣的靈活、穩(wěn)定的雙足行走，甚至能夠完成人類不能完成的動作。
　

2、　在深入分析仿人機器人的工作機理和控制方式的基礎(chǔ)上，采用分布式控制方式，將仿人機器人的控制系統(tǒng)設(shè)計為三層:主控層、協(xié)調(diào)通信層和執(zhí)行層。
　　建立了D-H坐標(biāo)系，對仿人機器人進行了運動學(xué)分析和求解，為之后的動力學(xué)研究、軌跡規(guī)劃建立計算基礎(chǔ)。采用七連桿結(jié)構(gòu)對仿人機器人進行模型簡化，建立動力學(xué)模型，為仿人機器人關(guān)節(jié)控制的研究奠定基礎(chǔ)。應(yīng)用倒立擺原理和高次插值進行了步態(tài)規(guī)劃，離線得到仿人機器人行走過程中各關(guān)節(jié)的軌跡，為控制系統(tǒng)設(shè)計提供依據(jù)

3、。
　　設(shè)計并搭建了仿人機器人行走環(huán)節(jié)控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。仿人機器人執(zhí)行層的關(guān)節(jié)控制器采用模糊智能控制算法對關(guān)節(jié)實行閉環(huán)控制，應(yīng)用遺傳算法優(yōu)化了模糊控制器的規(guī)則庫，提高了控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度與精度。應(yīng)用軟件對仿人機器人關(guān)節(jié)進行仿真分析，驗證了控制方法的正確性。綜合分析多種穩(wěn)定性判據(jù)，應(yīng)用ZMP的相關(guān)理論，對仿人機器人行走環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性進行了分析，并設(shè)計了穩(wěn)定控制器。
　　在STM32中應(yīng)用實時操作系統(tǒng)，設(shè)計了控制關(guān)節(jié)動作的軟件。