發(fā)布時間：2018-08-12 20:23

【摘要】：六足機器人作為機器人研發(fā)領(lǐng)域中的新起之秀,具有承載能力強、穩(wěn)定性能良好、非結(jié)構(gòu)環(huán)境下適應(yīng)能力顯著的優(yōu)點,近些年來被廣泛地應(yīng)用于多個領(lǐng)域。本文選擇六足機器人作為研究對象,從其結(jié)構(gòu)特點出發(fā),研究了六足機器人的步態(tài)規(guī)劃策略和自主導(dǎo)航算法,設(shè)計了六足機器人的步態(tài)控制系統(tǒng)、自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)及遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)。針對未知環(huán)境中六足機器人的自主導(dǎo)航問題,本文提出了一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自主導(dǎo)航算法,并將此算法利用C語言進(jìn)行了重建,集成到了六足機器人的自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)中。本文從以下幾個方面進(jìn)行研究:1、本文研究了六足機器人的步態(tài)規(guī)劃策略。詳細(xì)介紹了六足機器人幾種典型的步態(tài)規(guī)劃,分別為三、四、五足步態(tài)、定點轉(zhuǎn)彎步態(tài)以及自由步態(tài)。從機器人行進(jìn)速度及穩(wěn)定性兩方面對這幾種步態(tài)規(guī)劃進(jìn)行了比較,選取平坦地形環(huán)境中的三足步態(tài)和崎嶇地形環(huán)境中的自由步態(tài)作為本文六足機器人控制系統(tǒng)的行進(jìn)步態(tài)。2、本文研究了六足機器人的自主導(dǎo)航算法。提出了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的六足機器人自主導(dǎo)航閉環(huán)控制算法,算法融合了模糊控制的邏輯推理能力與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練能力,并引入閉環(huán)控制方法對算法進(jìn)行優(yōu)化。3、本文設(shè)計了六足機器人的步態(tài)控制系統(tǒng)。六足機器人步態(tài)控制系統(tǒng)采用ARM7內(nèi)核LPC2148作為主控芯片,由傳感器層、主控層、驅(qū)動層和能源層這四個模塊組成。詳細(xì)介紹了各組成模塊的元件選擇、電路設(shè)計及功能設(shè)計。4、本文設(shè)計了六足機器人的自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)。對六足機器人導(dǎo)航避障模型進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上設(shè)計了由呈扇形掃描狀態(tài)的超聲波傳感器、GPS定位傳感器和電子羅盤傳感器組成的環(huán)境感知器,實現(xiàn)對機器人周圍環(huán)境信息及位置信息的感知。依據(jù)所提出的六足機器人自主導(dǎo)航閉環(huán)控制算法設(shè)計了六足機器人自主導(dǎo)航控制系統(tǒng),實現(xiàn)了在復(fù)雜未知環(huán)境中對六足機器人的自主導(dǎo)航控制。5、本文設(shè)計了六足機器人的遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)。六足機器人的遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)采用電容觸摸屏和上位機界面兩種顯示控制方式,具有良好的人機交互界面,實現(xiàn)了實時地遠(yuǎn)程監(jiān)控機器人狀態(tài)和下達(dá)機器人執(zhí)行指令的功能。6、本文對六足機器人控制系統(tǒng)進(jìn)行了實驗。實驗結(jié)果證明了本文設(shè)計的六足機器人步態(tài)控制系統(tǒng)、自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)及遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)的可行性和實用性。
[Abstract]:Hexapod robot is a new emerging robot in the field of robot research and development. It has the advantages of strong bearing capacity, good stability and remarkable adaptability in unstructured environment. In recent years, it has been widely used in many fields. In this paper, hexapod robot is chosen as the research object. According to its structural characteristics, the gait planning strategy and autonomous navigation algorithm of hexapod robot are studied, and the gait control system of hexapod robot is designed. Autonomous navigation control system and remote control system. To solve the autonomous navigation problem of hexapod robot in unknown environment, a fuzzy neural network based autonomous navigation algorithm is proposed in this paper, and the algorithm is reconstructed by C language. It is integrated into the autonomous navigation control system of hexapod robot. In this paper, we study the gait planning strategy of hexapod robot from the following aspects: 1. This paper introduces several typical gait planning of hexapod robot, which are three, four and five gait, fixed-point turn gait and free gait. The gait planning is compared in terms of the speed and stability of the robot. The tripod gait in the flat terrain environment and the free gait in the rugged terrain environment are selected as the walking gait of the hexapod robot control system in this paper. The autonomous navigation algorithm of the hexapod robot is studied in this paper. A closed loop control algorithm for autonomous navigation of hexapod robot based on fuzzy neural network is proposed. The algorithm combines the logic reasoning ability of fuzzy control with the learning and training ability of neural network. The closed-loop control method is introduced to optimize the algorithm. The gait control system of hexapod robot is designed in this paper. The gait control system of hexapod robot uses ARM7 kernel LPC2148 as the main control chip, which consists of four modules: sensor layer, main control layer, drive layer and energy layer. The component selection, circuit design and function design of each module are introduced in detail. The autonomous navigation control system of hexapod robot is designed in this paper. Based on the analysis of navigation obstacle avoidance model of hexapod robot, an environment sensor composed of sector scanning ultrasonic sensor and electronic compass sensor is designed. Realize the perception of the environment information and the position information of the robot. According to the proposed closed-loop control algorithm for autonomous navigation of hexapod robot, the autonomous navigation control system of hexapod robot is designed. The autonomous navigation control of hexapod robot in complex unknown environment. 5. The remote control system of hexapod robot is designed in this paper. The remote control system of hexapod robot adopts two display and control modes, capacitive touch screen and upper computer interface, and has a good man-machine interface. The function of real-time remote monitoring of robot state and issuing robot execution instructions is realized. The control system of hexapod robot is experimented in this paper. The experimental results show the feasibility and practicability of the Hexapod gait control system, autonomous navigation control system and remote control system designed in this paper.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：2180262