六足機器人憑借運動能力和負載能力較強、穩(wěn)定性相對較高的特點適合在非結構化地表負重行走,它具有廣闊的應用前景。同時,六足機器人腿部連桿多、電氣系統(tǒng)復雜、任務多樣的特性給機器人控制系統(tǒng)協(xié)調同步、實時控制帶來挑戰(zhàn)。目前,常見的六足機器人控制系統(tǒng)軟硬件比較復雜、系統(tǒng)實現(xiàn)經(jīng)濟成本和時間成本高,且多適用于大型重載機器人。本文的主要研究內容是設計并實現(xiàn)一款強實時性、大數(shù)據(jù)帶寬、高可靠性、良好經(jīng)濟性的小型六足機器人運動控制系統(tǒng)。本文從所研究的機器人結構特點入手,分析控制對象的正逆運動學,確定控制系統(tǒng)的任務分解、層次劃分和運算量、數(shù)據(jù)帶寬、實時性等需求,選用STM32控制器、RS485總線及多種傳感器搭建控制系統(tǒng)硬件平臺,完成控制系統(tǒng)的方案設計。整機步態(tài)規(guī)劃選用在速度和承載能力具有優(yōu)勢的3+3步態(tài),通過多項式曲線對擺動相和支撐相的足端軌跡進行規(guī)劃。通過對末端小腿的著地角進行規(guī)劃,使用數(shù)值法解決自由度冗余情況下雅克比矩陣為奇異矩陣時足端速度到關節(jié)速度的映射關系,完成機器人的運動規(guī)劃。根據(jù)控制系統(tǒng)方案設計,并運用自頂向下的設計思路,確定軟件任務模塊劃分,詳細闡述了類“ModBus”的RS485+DMA總線通... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

ASV試驗樣機2005年，BostonDynamics發(fā)布BigDog[8]

圖 1- 1ASV 試驗樣機2005 年，BostonDynamics 發(fā)布 BigDog[8]四足機器人，如圖 1-2 所示，整機結構上有 16 個自由度，采用三段腿形式，具有冗余關節(jié)。整機高 1m，重 109kg，載重45kg，使用汽油發(fā)動機提供動力驅動液壓缸運動，機身安裝有慣導陀螺儀、雷達、雙目攝像機、力傳感器等多種感知元件。能夠完成低速爬行到快速奔跑的行走步態(tài)，具有沖擊下的自平衡恢復能力，能夠適應雪地、冰面、斜坡、草地等野外環(huán)境，具有極強的運動能力。

圖 1- 3 Tri-ATHLETE 分體卸載太空艙日本千葉大學于 2003 年成功研制出 COMET-III機器人[11]，整機長 4m，寬 2.0.8m，重約 1000kg，有 6 條腿，腿部構型仿照爬蟲布置，單腿 3 個自由度，腿結構。由汽油發(fā)動機提供動力帶動液壓缸推動腿桿運動。在此基礎上，20出最新一代 COMET-IV 六足機器人[12][13]，單腿 4 個自由度，由液壓驅動腿整機重 2120kg，長寬高分別為 2.8m,3.3m,2.5m。圖 1- 4 COMET-III 圖 1- 5 COMET-IVHyQ(Hydraulic Quadruped)Robot 1.1(2010)是由 IIT Advanced Robotics 部


本文編號：2951249