發(fā)布時間：2017-04-26 14:20

  本文關(guān)鍵詞：基于DSP的仿人機器人步態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：仿人機器人集中了機械、電子、計算機、人工智能及傳感器等多門學科的最新研究成果。相較于輪式、履帶式和爬行機器人,仿人機器人類人的設(shè)計更有利于在人類生活和工作環(huán)境中協(xié)助人類,甚至代替人類從事一些危險的工作,因此得到了廣泛的研究。然而,仿人機器人不僅是具有高階、非線性、強耦合的復(fù)雜動力系統(tǒng),而且隨著科學技術(shù)的日益成熟,仿人機器人被人們寄托了越來越多的厚望,例如:要求仿人機器人擁有更多的運動關(guān)節(jié)以提高其靈活性、更快更穩(wěn)的的步行能力、更豐富的傳感器配置需求、以及更強的環(huán)境適應(yīng)能力等。本文針對仿人機器人步行穩(wěn)定性弱、步態(tài)規(guī)劃及逆運動學求解復(fù)雜、運動關(guān)節(jié)和傳感器配置多的特點,提出了一種通過在笛卡爾坐標系中建立仿人機器人的三維線性倒立擺模型的方法,規(guī)劃了機器人的姿態(tài)及質(zhì)心運動,簡化了逆運動學求解過程,通過仿真試驗驗證后,在實際機器人上實現(xiàn)。本文首先在笛卡爾坐標系中建立實際仿人機器人雙足的倒立擺模型和D-H模型,其中,倒立擺模型用于規(guī)劃機器人步態(tài),D-H模型用于進行逆運算求解;其次,建立機器人每個關(guān)節(jié)的運動方程,從而得到各關(guān)節(jié)的運動軌跡,然后利用空間幾何關(guān)系求解了機器人逆運動學的問題,并給出了該方法的具體步驟。再次,在matlab環(huán)境下建立機器人的仿真模型,仿真結(jié)果表明,該方法實現(xiàn)了機器人的穩(wěn)定行走并簡化了其逆運動學求解。接下來對步態(tài)算法做了仿真實驗,仿真實驗表明,機器人步態(tài)規(guī)劃和逆運動學求解方法的可行性和有效性。其次,利用仿真實驗數(shù)據(jù)對仿人機器人控制系統(tǒng)做了驗證實驗。最后,通過懸掛步態(tài)調(diào)整實驗對機器人的基本姿態(tài)進行了標定,使機器人按照準確的規(guī)劃步態(tài)運動,然后分別在平地和不平整地面驗證機器人步行運動的穩(wěn)定性,進行了機器人的運動方向控制實驗。
【關(guān)鍵詞】：仿人機器人 步態(tài)規(guī)劃 仿真 多傳感器 運動控制
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 課題研究的背景與意義10-11
• 1.2 仿人機器人的研究歷史及現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 日本的研究概況11-12
• 1.2.2 日本以外其他國家的研究概況12-14
• 1.2.3 國內(nèi)的研究概況14-15
• 1.3 步態(tài)規(guī)劃和穩(wěn)定性判據(jù)15-20
• 1.3.1 步態(tài)規(guī)劃15-17
• 1.3.2 穩(wěn)定性判據(jù)17-20
• 1.4 本論文的主要工作20-21
• 第二章 仿人機器人的建模與穩(wěn)定性分析21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 仿人機器人的結(jié)構(gòu)21-28
• 2.2.1 機械結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2.2 舵機22-24
• 2.2.3 傳感器24-28
• 2.3 建立仿人機器人的模型28-30
• 2.3.1 三維線性倒立擺模型28-29
• 2.3.2 D-H模型29-30
• 2.4 基于ZMP的仿人機器人的穩(wěn)定性分析30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第三章 規(guī)劃仿人機器人的步態(tài)并仿真33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 規(guī)劃仿人機器人的步態(tài)33-37
• 3.2.1 支撐腿的運動規(guī)劃35-36
• 3.2.2 擺動腿的運動規(guī)劃36
• 3.2.3 求解各關(guān)節(jié)角度36-37
• 3.3 仿真實驗37-39
• 3.3.1 步態(tài)的三維仿真37-38
• 3.3.2 關(guān)節(jié)角度變化曲線的仿真38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第四章 設(shè)計仿人機器人的控制系統(tǒng)41-51
• 4.1 引言41
• 4.2 仿人機器人控制系統(tǒng)的總體設(shè)計41-42
• 4.3 仿人機器人控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計42-47
• 4.3.1 主處理器的選型43-45
• 4.3.2 運動控制電路的設(shè)計45-47
• 4.4 仿人機器人控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計47-49
• 4.4.1 需求分析47-48
• 4.4.2 軟件總體設(shè)計48-49
• 4.4.3 數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計49
• 4.5 本章小結(jié)49-51
• 第五章 仿人機器人的運動控制實驗51-58
• 5.1 引言51
• 5.2 懸掛步態(tài)調(diào)試實驗51-53
• 5.3 步態(tài)穩(wěn)定性實驗53-57
• 5.3.1 平地步行實驗53-55
• 5.3.2 不平整地面步行實驗55-57
• 5.4 運動方向的控制實驗57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 第六章 總結(jié)58-59
• 參考文獻59-63
• 作者簡介及在學期間所取得的科研成果63-64
• 致謝64

【參考文獻】

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本文編號：328623