發(fā)布時(shí)間：2021-01-01 08:14

　　六足機(jī)器人憑借運(yùn)動(dòng)能力和負(fù)載能力較強(qiáng)、穩(wěn)定性相對(duì)較高的特點(diǎn)適合在非結(jié)構(gòu)化地表負(fù)重行走,它具有廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí),六足機(jī)器人腿部連桿多、電氣系統(tǒng)復(fù)雜、任務(wù)多樣的特性給機(jī)器人控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)同步、實(shí)時(shí)控制帶來(lái)挑戰(zhàn)。目前,常見的六足機(jī)器人控制系統(tǒng)軟硬件比較復(fù)雜、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本高,且多適用于大型重載機(jī)器人。本文的主要研究?jī)?nèi)容是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一款強(qiáng)實(shí)時(shí)性、大數(shù)據(jù)帶寬、高可靠性、良好經(jīng)濟(jì)性的小型六足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。本文從所研究的機(jī)器人結(jié)構(gòu)特點(diǎn)入手,分析控制對(duì)象的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué),確定控制系統(tǒng)的任務(wù)分解、層次劃分和運(yùn)算量、數(shù)據(jù)帶寬、實(shí)時(shí)性等需求,選用STM32控制器、RS485總線及多種傳感器搭建控制系統(tǒng)硬件平臺(tái),完成控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。整機(jī)步態(tài)規(guī)劃選用在速度和承載能力具有優(yōu)勢(shì)的3+3步態(tài),通過(guò)多項(xiàng)式曲線對(duì)擺動(dòng)相和支撐相的足端軌跡進(jìn)行規(guī)劃。通過(guò)對(duì)末端小腿的著地角進(jìn)行規(guī)劃,使用數(shù)值法解決自由度冗余情況下雅克比矩陣為奇異矩陣時(shí)足端速度到關(guān)節(jié)速度的映射關(guān)系,完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),并運(yùn)用自頂向下的設(shè)計(jì)思路,確定軟件任務(wù)模塊劃分,詳細(xì)闡述了類“ModBus”的RS485+DMA總線通... 

【文章來(lái)源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：88 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

ASV試驗(yàn)樣機(jī)2005年，BostonDynamics發(fā)布BigDog[8]

圖 1- 1ASV 試驗(yàn)樣機(jī)2005 年，BostonDynamics 發(fā)布 BigDog[8]四足機(jī)器人，如圖 1-2 所示，整機(jī)結(jié)構(gòu)上有 16 個(gè)自由度，采用三段腿形式，具有冗余關(guān)節(jié)。整機(jī)高 1m，重 109kg，載重45kg，使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓缸運(yùn)動(dòng)，機(jī)身安裝有慣導(dǎo)陀螺儀、雷達(dá)、雙目攝像機(jī)、力傳感器等多種感知元件。能夠完成低速爬行到快速奔跑的行走步態(tài)，具有沖擊下的自平衡恢復(fù)能力，能夠適應(yīng)雪地、冰面、斜坡、草地等野外環(huán)境，具有極強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)能力。

圖 1- 3 Tri-ATHLETE 分體卸載太空艙日本千葉大學(xué)于 2003 年成功研制出 COMET-III機(jī)器人[11]，整機(jī)長(zhǎng) 4m，寬 2.0.8m，重約 1000kg，有 6 條腿，腿部構(gòu)型仿照爬蟲布置，單腿 3 個(gè)自由度，腿結(jié)構(gòu)。由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力帶動(dòng)液壓缸推動(dòng)腿桿運(yùn)動(dòng)。在此基礎(chǔ)上，20出最新一代 COMET-IV 六足機(jī)器人[12][13]，單腿 4 個(gè)自由度，由液壓驅(qū)動(dòng)腿整機(jī)重 2120kg，長(zhǎng)寬高分別為 2.8m,3.3m,2.5m。圖 1- 4 COMET-III 圖 1- 5 COMET-IVHyQ(Hydraulic Quadruped)Robot 1.1(2010)是由 IIT Advanced Robotics 部


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