本文關(guān)鍵詞：雙足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究

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【摘要】：雙足機(jī)器人研究一直都是機(jī)器人研究領(lǐng)域最活躍的研究熱點(diǎn),運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)作為雙足機(jī)器人研究的核心內(nèi)容,它直接決定了機(jī)器人性能的優(yōu)劣。根據(jù)目前雙足機(jī)器人控制系統(tǒng)存在的問題,結(jié)合當(dāng)前雙足機(jī)器人控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì),本文研究了雙足機(jī)器人分布式控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)了以DSP為核心處理器的雙足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),選用了相關(guān)傳感器進(jìn)行雙足機(jī)器人自身姿態(tài)的感知,設(shè)計(jì)了相關(guān)的軟件模塊,開展了雙足機(jī)器人行走控制實(shí)驗(yàn)、自身姿態(tài)信息采集實(shí)驗(yàn)以及腳掌反饋調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、開放性好等特點(diǎn),并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的有效性及可靠性。論文主要內(nèi)容如下：1.對(duì)雙足機(jī)器人控制所涉及到的一些控制技術(shù)進(jìn)行了研究,對(duì)其模型進(jìn)行了簡化,對(duì)其正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了求解,對(duì)其基于零力矩點(diǎn)(Zero Moment Point, ZMP)的穩(wěn)定性判據(jù)及步態(tài)規(guī)劃進(jìn)行了研究,對(duì)其運(yùn)動(dòng)過程中腳掌與地面接觸時(shí)可能出現(xiàn)的幾種情況進(jìn)行了研究分析,并提出了腳掌反饋調(diào)節(jié)策略。2.根據(jù)雙足機(jī)器人的行走特點(diǎn),對(duì)其分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),主要內(nèi)容有：對(duì)雙足機(jī)器人分布式控制系統(tǒng)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì),對(duì)雙足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的主控芯片進(jìn)行了分析選型,對(duì)壓力傳感器及傾角傳感器進(jìn)行了選型應(yīng)用。3.開發(fā)了雙足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的軟件模塊,主要包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序模塊、CAN總線通信程序模塊、雙足機(jī)器人自身姿態(tài)信息采集程序模塊、模擬SPI通信程序模塊及腳掌反饋調(diào)節(jié)程序模塊。4.開展了雙足機(jī)器人行走控制實(shí)驗(yàn)、CAN總線通信實(shí)驗(yàn)、雙足機(jī)器人相關(guān)姿態(tài)信息采集讀取實(shí)驗(yàn)以及雙足機(jī)器人腳掌反饋調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的雙足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的有效性及可靠性。
【關(guān)鍵詞】：雙足機(jī)器人 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) DSP 傳感器 反饋調(diào)節(jié)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-25
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 雙足機(jī)器人研究概況12-21
• 1.2.1 國外雙足機(jī)器人研究概況12-19
• 1.2.2 國內(nèi)雙足機(jī)器人研究概況19-21
• 1.3 雙足機(jī)器人控制系統(tǒng)存在的問題及發(fā)展趨勢(shì)21-22
• 1.4 論文的提出及章節(jié)安排22-24
• 1.5 本章小結(jié)24-25
• 2 雙足機(jī)器人控制技術(shù)研究25-41
• 2.1 雙足機(jī)器人控制技術(shù)25-27
• 2.2 雙足機(jī)器人的步態(tài)控制27-39
• 2.2.1 雙足機(jī)器人的連桿模型27-28
• 2.2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)求解28-33
• 2.2.3 步行穩(wěn)定性判據(jù)33-34
• 2.2.4 步態(tài)規(guī)劃34-39
• 2.3 雙足機(jī)器人腳掌反饋調(diào)節(jié)策略39-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 3 雙足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研制41-55
• 3.1 雙足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)41-44
• 3.1.1 控制系統(tǒng)要求41-42
• 3.1.2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42
• 3.1.3 控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)層及運(yùn)動(dòng)控制層功能設(shè)計(jì)42-43
• 3.1.4 通訊方式選擇43-44
• 3.2 電機(jī)的選型及其位置控制原理44-45
• 3.3 運(yùn)動(dòng)控制層主控芯片選型45-48
• 3.4 運(yùn)動(dòng)控制層關(guān)鍵元器件的選型及其應(yīng)用48-54
• 3.4.1 腳底壓力傳感器的選型及應(yīng)用48-50
• 3.4.2 傾角傳感器的選型及應(yīng)用50-53
• 3.4.3 外加ADC模塊的選型應(yīng)用53-54
• 3.5. 本章小結(jié)54-55
• 4 雙足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)55-69
• 4.1 軟件總體設(shè)計(jì)55-56
• 4.1.1 需求分析55
• 4.1.2 開發(fā)環(huán)境介紹55-56
• 4.2 控制系統(tǒng)的軟件架構(gòu)56-58
• 4.2.1 控制系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)56-57
• 4.2.2 初始化程序模塊57-58
• 4.3 功能模塊設(shè)計(jì)58-67
• 4.3.1 雙足機(jī)器人舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊58-59
• 4.3.2 CAN總線通信模塊59-61
• 4.3.3 傾角傳感器信息采集讀取模塊61-64
• 4.3.4 腳底壓力信息采集讀取模塊64-66
• 4.3.5 反饋調(diào)節(jié)模塊66-67
• 4.4 本章小結(jié)67-69
• 5 雙足機(jī)器人行走實(shí)驗(yàn)及腳掌反饋調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)69-85
• 5.1 雙足機(jī)器人行走控制實(shí)驗(yàn)69-73
• 5.1.1 雙足機(jī)器人關(guān)節(jié)位置響應(yīng)實(shí)驗(yàn)70-71
• 5.1.2 雙足機(jī)器人行走實(shí)驗(yàn)71-73
• 5.2 CAN總線通訊實(shí)驗(yàn)73-74
• 5.3 雙足機(jī)器人反饋調(diào)節(jié)平臺(tái)設(shè)計(jì)74-78
• 5.3.1 傳感器布局設(shè)計(jì)74-76
• 5.3.2 相關(guān)電路部分的設(shè)計(jì)安裝76-78
• 5.4 雙足機(jī)器人姿態(tài)數(shù)據(jù)采集讀取實(shí)驗(yàn)78-81
• 5.4.1 雙足機(jī)器人關(guān)節(jié)角度采集讀取實(shí)驗(yàn)78-80
• 5.4.2 雙足機(jī)器人腳底壓力信息采集讀取實(shí)驗(yàn)80-81
• 5.5 雙足機(jī)器人腳掌反饋調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)81-84
• 5.5.1 單腳反饋調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)82-83
• 5.5.2 雙腳對(duì)比實(shí)驗(yàn)83-84
• 5.6 本章小結(jié)84-85
• 6 總結(jié)與展望85-87
• 6.1 工作總結(jié)85-86
• 6.2 工作展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果及參加的項(xiàng)目91

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本文編號(hào)：1051983