【摘要】：隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,人們對(duì)于機(jī)器人的要求不斷提高。從最原始的人工移動(dòng)機(jī)器人,到現(xiàn)在的復(fù)雜惡劣環(huán)境作業(yè)機(jī)器人,機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能是迫切需要提高的部分。相較輪式和履帶式機(jī)器人,六足機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)范圍、運(yùn)動(dòng)靈活性、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性等方面都更勝一籌。但是由于六足機(jī)器人足的數(shù)目眾多,對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制難度較大,因此有必要對(duì)六足機(jī)器人的自身特性和運(yùn)動(dòng)控制方法進(jìn)行重點(diǎn)研究。本課題以六足機(jī)器人為研究對(duì)象,主要研究其站立姿態(tài)及位姿控制策略,以期提高六足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能。首先以課題組自主研制的六足機(jī)器人HITCR為研究對(duì)象,進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。推導(dǎo)了單腿正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,修正了由于機(jī)器人球形足端結(jié)構(gòu)帶來的運(yùn)動(dòng)學(xué)偏差,通過仿真驗(yàn)證了修正后運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的正確性。推導(dǎo)了軀干正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,通過繪制軀干工作空間驗(yàn)證了六足機(jī)器人軀干運(yùn)動(dòng)學(xué)的正確性。接下來對(duì)六足機(jī)器人HITCR的站立姿態(tài)進(jìn)行了研究。基于機(jī)器人站立時(shí)的腿部靜力平衡分析,獲得了關(guān)節(jié)力矩與關(guān)節(jié)角度之間的關(guān)系,用以衡量不同站立姿態(tài)對(duì)關(guān)節(jié)力矩的影響;以六足機(jī)器人腿部末端可操縱性為評(píng)價(jià)指標(biāo),得出了腿部末端可操縱性因子與關(guān)節(jié)角度之間的關(guān)系,用以衡量不同站立姿態(tài)對(duì)機(jī)器人腿部靈活性的影響。綜合考慮上述兩方面,最終為六足機(jī)器人HITCR確定出了較為合理的站立姿態(tài)。為了提高六足機(jī)器人的步行穩(wěn)定性和對(duì)崎嶇地形的適應(yīng)性,推導(dǎo)了六足機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程,結(jié)合機(jī)器人的靜力平衡分析及足端摩擦約束關(guān)系,建立了以電機(jī)消耗的總功率為優(yōu)化目標(biāo)的足力分配優(yōu)化模型。利用牛頓內(nèi)點(diǎn)法對(duì)上述足力分配模型進(jìn)行了優(yōu)化求解。通過仿真算例,證明了本文設(shè)計(jì)的足力分配優(yōu)化算法能夠減小系統(tǒng)能耗。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合阻抗控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)相應(yīng)足力的有效調(diào)節(jié),從而達(dá)到了調(diào)整六足機(jī)器人位姿的目的。最后,為了說明本文所設(shè)計(jì)的足力分配算法的可行性,進(jìn)行了仿真及實(shí)物實(shí)驗(yàn)。搭建和調(diào)試了六足機(jī)器人HITCR軟件仿真系統(tǒng)。利用仿真平臺(tái)完成了水平及傾斜地面實(shí)驗(yàn),獲得了機(jī)器人足力跟蹤結(jié)果。利用六足機(jī)器人HITCR進(jìn)行了實(shí)物實(shí)驗(yàn),獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果基本吻合,從而驗(yàn)證了本文中所設(shè)計(jì)的足力分配算法在實(shí)際機(jī)器人系統(tǒng)中的可行性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2467226