隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展,國(guó)家已經(jīng)把發(fā)展和推廣人工智能技術(shù)作為了國(guó)家發(fā)展的重要戰(zhàn)略。而機(jī)器人作為人工智能產(chǎn)業(yè)鏈上十分重要的一個(gè)分支,越來(lái)越多的受到了國(guó)家、高校和企業(yè)的重視。機(jī)器人在醫(yī)療、交通、航天、軍事、民用、教育等方面都有十分大的需求和場(chǎng)景。基于國(guó)家和市場(chǎng)對(duì)智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的需求和實(shí)驗(yàn)室的研究方向,本文重點(diǎn)研究了如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)四足智能仿生機(jī)器人,在實(shí)踐中分別進(jìn)行了機(jī)器人的身體結(jié)構(gòu)研究、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)仿真研究和機(jī)器人的軟硬件系統(tǒng)搭建,通過(guò)這三部曲進(jìn)行了四足仿生智能機(jī)器人的探索,并且最后成功的研制出了外形可愛(ài)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、系統(tǒng)健壯的智能仿生四足機(jī)器人。機(jī)器人的研究過(guò)程中需要首先按照生物學(xué)中四足類動(dòng)物的身體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四足機(jī)器人的身體結(jié)構(gòu),建立仿真模型,然后搭建完善的機(jī)器人控制系統(tǒng)。智能機(jī)器人要對(duì)外界的指令做出響應(yīng),實(shí)時(shí)處理身邊的環(huán)境信號(hào),接收身上多種傳感器以及外界傳輸?shù)目刂菩盘?hào),機(jī)器人的大腦要準(zhǔn)確的做出判斷并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制。最后本文還實(shí)現(xiàn)人工智能算法的落地,讓機(jī)器人能夠進(jìn)行視覺(jué)識(shí)別功能,通過(guò)感知到不同的物體實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)模式。在項(xiàng)目的研發(fā)過(guò)程中本人重點(diǎn)研究了四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,通過(guò)CPG(Central Pattern Generate)控制網(wǎng)絡(luò)中的基于非線性振蕩器的Hopf諧波震蕩模型研究機(jī)器人舵機(jī)系統(tǒng)中11個(gè)主動(dòng)自由度舵機(jī)的協(xié)同控制規(guī)律,實(shí)現(xiàn)對(duì)髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的模擬信號(hào)運(yùn)動(dòng)控制,通過(guò)對(duì)比walk態(tài)和trot態(tài)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行驗(yàn)證,并在 AMADS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)中建立虛擬樣機(jī)模型對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行仿真。在本產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程中本人動(dòng)手搭建了真實(shí)的四足仿生機(jī)器人,開發(fā)機(jī)器人軟硬件系統(tǒng),訓(xùn)練不同運(yùn)動(dòng)模式下的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的walk、trot、back、turn left、turn right、推倒后的自平衡等多種運(yùn)動(dòng)模式;通過(guò)加載六軸傳感器然后利用姿態(tài)感知融合算法感知機(jī)器人的自身位姿,讓機(jī)器人能夠根據(jù)空間位姿調(diào)整自身的運(yùn)動(dòng)模式;在實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能化系統(tǒng)上利用Tensorflow框架和CNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中的AlexNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)訓(xùn)練四足機(jī)器人的視覺(jué)模型算法,實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的視覺(jué)識(shí)別功能。本項(xiàng)目的產(chǎn)品目前已經(jīng)進(jìn)入了青島市和江蘇省幾所實(shí)驗(yàn)高中的機(jī)器人競(jìng)賽和人工智能編程教育課程中,作為一款科研教育和硬件平臺(tái)供學(xué)生使用。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP242
【部分圖文】：

一四足機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)圖

一穩(wěn)定裕度表示圖

一前后相差1/4個(gè)相位的正視圖
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2880254