本文選題：六足機器人　切入點：自由步態(tài)　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：由于大型六足機器人具有大承載、高穩(wěn)定性等優(yōu)點,使得其可用于復雜山地環(huán)境下貨物運輸,因而,大型六足機器人逐漸成為國內外的研究熱點。大型六足機器人在崎嶇路面行走時,步態(tài)需要在具備環(huán)境適應性的同時考慮穩(wěn)定性能,因為一旦大型機器人失穩(wěn),將會產生不可估量的后果。如何在滿足連續(xù)運動的前提下,保證機器人的步態(tài)穩(wěn)定性,已經成為六足機器人崎嶇坡面行走控制的重要研究方向。為了實現(xiàn)六足機器人在崎嶇地形上的穩(wěn)定行走,本文利用圖表搜索的方法規(guī)劃了高度適應地形變化的邁腿序列,結合足力傳感器的反饋信息,借鑒昆蟲的步態(tài)調整方法對機器人各足的狀態(tài)進行反饋控制,使機器人生成順應地形的自由步態(tài),實現(xiàn)了機器人在崎嶇坡面上穩(wěn)定行走的功能。首先,為了順應不同坡度的地形,規(guī)劃適應地形坡度變化的步態(tài)轉換過程,使機器人生成自由步態(tài)邁腿序列。通過引入圖表搜索的方法,構建了評價函數,選取運動狀況良好的狀態(tài)作為機器人下一步運動狀態(tài),并對下一步運動狀態(tài)的穩(wěn)定性進行分析,調節(jié)機器人的橫向位置使機器人滿足穩(wěn)定裕度要求;進而進行仿真實驗,實驗結果表明了自由步態(tài)邁腿序列具備地形適應性強、穩(wěn)定性高的優(yōu)點。其次,在自由步態(tài)邁腿序列的基礎上,研究步態(tài)反饋控制方法,對自由步態(tài)邁腿序列進行局部調整,使機器人生成順應地形的自由步態(tài)�？紤]六足機器人在不平路面、凸包路面、溝壑路面的行走情況,分別針對性的研究了可將邁腿順序和擺動軌跡同時進行反饋控制的步態(tài)反饋控制方法;將貝塞爾曲線、超越方程曲線與阻抗控制方法相結合,規(guī)劃了柔順平滑、緩和力沖擊的觸障、探溝運動軌跡;并通過仿真實驗初步驗證了自由步態(tài)控制方法在對應地形的有效性;在此基礎上,參照實際自然環(huán)境中的崎嶇地形,進一步深入建立了包括凸包、凹溝、斜坡的綜合地形仿真環(huán)境,驗證了自由步態(tài)控制方法在復雜環(huán)境中的有效性。最后,為了綜合驗證六足機器人崎嶇路面自由步態(tài)控制方法的有效性及實用性,進行了實物樣機上的驗證實驗。首先將自由步態(tài)控制方法編寫成C++程序,然后搭建包含凸包、斜坡的實驗環(huán)境,開展了六足機器人在非平坦路面上的自由步態(tài)行走實驗,實驗結果驗證了自由步態(tài)控制方法的有效性和實用性,為六足機器人在崎嶇路面上的穩(wěn)定行走控制提供了技術。
[Abstract]:Because the large hexapod robot has the advantages of large bearing capacity and high stability, it can be used to transport goods in complex mountainous environment. Large hexapod robot has gradually become a research hotspot at home and abroad. When a large hexapod robot walks on a rough road, the gait needs to take into account the stability of the robot when it has environmental adaptability, because once the large robot loses its stability, There will be incalculable consequences. How to ensure the gait stability of the robot on the premise of continuous motion, In order to realize the stable walking of hexapod robot on rugged terrain, this paper uses the method of chart search to plan the leg sequence which is highly adapted to the change of terrain, in order to realize the stable walking of hexapod robot on rugged terrain, which has become an important research direction of hexapod robot walking control on rough slope. Based on the feedback information of the foot force sensor and the insect gait adjustment method, the robot's foot state is controlled by feedback, which makes the robot generate a free gait that conforms to the terrain. The robot can walk steadily on a rough slope. Firstly, in order to adapt to the terrain with different slopes, the gait conversion process adapted to the change of terrain slope is planned. By introducing the method of chart search, the evaluation function is constructed, and the state of good motion is selected as the next motion state of the robot, and the stability of the next motion state is analyzed. Adjusting the lateral position of the robot makes the robot meet the requirements of stability margin, and then carries out simulation experiments, the experimental results show that the free-gait walking sequence has the advantages of strong terrain adaptability and high stability. Secondly, On the basis of the free gait leg sequence, the gait feedback control method is studied, and the local adjustment of the free gait leg sequence is carried out to make the robot generate a free gait conforming to the terrain. The walking condition of the gutter pavement, respectively, has studied the gait feedback control method which can control the walking leg sequence and the swinging track simultaneously, combines the Bezier curve, the transcendental equation curve and the impedance control method. Planning smooth and smooth, gentle force impact contact barrier, trench track; and through simulation experiments to verify the effectiveness of the free gait control method in the corresponding terrain; on the basis of this, referring to the rugged terrain in the actual natural environment, Furthermore, a comprehensive terrain simulation environment including convex hull, concave groove and slope is established, which verifies the effectiveness of free gait control method in complex environment. In order to comprehensively verify the validity and practicability of the free gait control method of hexapod robot on rugged road surface, the verification experiment on the prototype is carried out. Firstly, the free gait control method is programmed into C program, and then the convex hull is built. In the experimental environment of slope, the experiment of free gait walking of hexapod robot on uneven pavement is carried out. The experimental results verify the validity and practicability of the free gait control method. It provides the technology for the stable walking control of hexapod robot on rough road.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 陳剛;金波;陳鷹;;基于速度逆運動學的六足步行機器人位姿閉環(huán)控制[J];農業(yè)機械學報;2014年05期

2 于海濤;查富生;郭偉;孫立寧;;非線性振子的CPG步態(tài)控制方法研究[J];機械與電子;2009年10期

3 官云蘭;程效軍;施貴剛;;一種穩(wěn)健的點云數據平面擬合方法[J];同濟大學學報(自然科學版);2008年07期

相關博士學位論文 前4條

1 張帥帥;復雜地形環(huán)境中四足機器人行走方法研究[D];山東大學;2016年

2 蔣振宇;基于SLIP模型的四足機器人對角小跑步態(tài)控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

3 朱雅光;基于阻抗控制的多足步行機器人腿部柔順控制研究[D];浙江大學;2014年

4 陳剛;六足步行機器人位姿控制及步態(tài)規(guī)劃研究[D];浙江大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 蔣序帆;基于阻抗控制的重型六足機器人柔順控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

2 劉冠初;四足機器人越障自由步態(tài)規(guī)劃與控制研究[D];電子科技大學;2015年

3 王聰偉;基于擴展卡爾曼濾波的足式機器人運動速度估計研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

4 尹曉琳;六足仿生機器人步態(tài)規(guī)劃及其控制策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

5 金馬;基于Vortex平臺的重載六足機器人動力學仿真研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

6 胡金濤;六足機器人步態(tài)控制策略研究[D];哈爾濱理工大學;2013年

7 李栓柱;斜坡環(huán)境下六足機器人地形適應性步態(tài)設計及仿真[D];華中科技大學;2013年

8 劉志江;崎嶇地形下六足機器人的失穩(wěn)判定與調整[D];華中科技大學;2013年

9 李文政;六足仿生機器人步態(tài)規(guī)劃與控制系統(tǒng)研究[D];山東大學;2011年

10 于海濤;基于非線性振子的CPG步態(tài)生成器及其運動控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

，

本文編號：1596104