斜面環(huán)境下四足機(jī)器人的適應(yīng)性姿態(tài)優(yōu)化.pdf

1、在移動(dòng)機(jī)器人中，足式機(jī)器人較之輪式及履帶式機(jī)器人更容易適應(yīng)復(fù)雜的地面環(huán)境。而足式機(jī)器人中，四足機(jī)器人具備良好的環(huán)境適應(yīng)能能力、簡潔穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、豐富的仿生原形等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而得到國內(nèi)外科研工作者的廣泛關(guān)注。本文研究的四足機(jī)器人以適應(yīng)斜面環(huán)境為特點(diǎn)。針對(duì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性、環(huán)境感知判斷的能力、斜面適應(yīng)姿態(tài)幾個(gè)方面進(jìn)行研究，主要工作及創(chuàng)新有以下四個(gè)部分：
　　首先，四足機(jī)器人腿部運(yùn)動(dòng)學(xué)分析：通過分析斜面環(huán)境的特點(diǎn)，總結(jié)出四足機(jī)器人

2、腿部關(guān)節(jié)的配置方式，優(yōu)化四足機(jī)器人的結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)前后腿不同分別建立運(yùn)動(dòng)方程，分別對(duì)機(jī)器人的前后肢進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。運(yùn)用 D-H坐標(biāo)系理論，分析該四足機(jī)器人的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題。
　　其次，四足機(jī)器人斜面行走運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真：將四足機(jī)器人在平坦的斜坡上行走的步態(tài)分為時(shí)間間隔為1秒的16個(gè)幀，測量每幀下每個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角，對(duì)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角進(jìn)行擬合，得出各關(guān)節(jié)的擬合方程。利用 MATLAB/Simulink中的SimMechanics工具箱建立四足機(jī)器人在

3、斜面上的結(jié)構(gòu)模型，將關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)擬合方程分別帶入相應(yīng)仿真關(guān)節(jié)處的輸入模塊，利用仿真的形式分別跟蹤腿部各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，記錄其端點(diǎn)到達(dá)的坐標(biāo)位置。通過求解機(jī)器人的前后腿的有效運(yùn)動(dòng)，分析其四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性。
　　再次，四足機(jī)器人地形分析及越障步態(tài)：分析非結(jié)構(gòu)化的地面環(huán)境中機(jī)器人可能遇見的障礙種類，包含平坦的斜面及大小不一、形狀各異、軟硬強(qiáng)度不等的凸起與坑洼。利用已有的雙目視覺傳感器感知地形環(huán)境，遇到障礙時(shí)提取擺動(dòng)腿可到達(dá)范圍的路面信息