軟體機器人本體大多由柔性材料組成,是一種新型機器人。本文研究對象是一種六足式的軟體爬行機器人,六足由硅膠澆筑而成,軀干結(jié)構(gòu)為3D打印制成,采用氣壓驅(qū)動,六足協(xié)調(diào)擺動使機器人平穩(wěn)運動,類似于仿生的“千足蟲”。本文主要對該類軟體爬行機器人的傳感、狀態(tài)識別以及控制三個方面進行研究,建立一個較為完善的傳感系統(tǒng),對其姿態(tài)、環(huán)境信息以及運動狀態(tài)進行識別,在其基礎(chǔ)上完成軟體爬行機器人控制的優(yōu)化,并進行實驗方面的驗證。根據(jù)軟體爬行機器人狀態(tài)識別所需的信息,對適用于柔性結(jié)構(gòu)的傳感器進行研究,由于軟體機器人自身材料的特殊性,需考慮嵌入到機器人本體的材料不影響機器人本體性能,對比導(dǎo)電硅膠,導(dǎo)電橡膠兩種不同的方案,確定導(dǎo)電橡膠歸為合適。由于機器人狀態(tài)的復(fù)雜性,單一傳感器難以得到準確的狀態(tài)信息,建立了多傳感器系統(tǒng),為后續(xù)機器人狀態(tài)識別做準備。本文中軟體爬行機器人狀態(tài)的識別主要包括機器人的姿態(tài)、環(huán)境路面以及運動狀態(tài)三個方面的識別,為后續(xù)機器人控制的優(yōu)化提供信息的支持。由于軟體爬行機器人的狀態(tài)信息與傳感器數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系復(fù)雜,為非線性關(guān)系,采用了多傳感器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法,對軟體爬行機器人姿態(tài)信息進行識別;環(huán)境路面的識別采... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 柔性傳感器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國外柔性傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)柔性傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 軟體機器人建模與控制研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 軟體爬行機器人傳感系統(tǒng)的研究
    2.1 引言
    2.2 六足式軟體爬行機器人本體
    2.3 姿態(tài)識別傳感系統(tǒng)的設(shè)計
        2.3.1 嵌入式傳感器的研究
        2.3.2 非嵌入式傳感器的研究
    2.4 環(huán)境與運動狀態(tài)識別傳感系統(tǒng)
        2.4.1 環(huán)境狀態(tài)識別傳感系統(tǒng)的設(shè)計
        2.4.2 運動狀態(tài)識別傳感系統(tǒng)的設(shè)計
    2.5 本章小結(jié)
第3章 軟體爬行機器人狀態(tài)識別
    3.1 引言
    3.2 機器人姿態(tài)識別系統(tǒng)的設(shè)計
        3.2.1 多傳感器融合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法
        3.2.2 數(shù)據(jù)樣本的建立
        3.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練及訓(xùn)練結(jié)果
        3.2.4 姿態(tài)識別系統(tǒng)的準確度分析
    3.3 機器人環(huán)境路面的識別
        3.3.1 圖像特征提取
        3.3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別分類器的設(shè)計
        3.3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)果及驗證分析
    3.4 機器人本體狀態(tài)的識別
        3.4.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
        3.4.2 GPS、慣性導(dǎo)航融合技術(shù)
        3.4.3 機器人運動狀態(tài)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 軟體爬行機器人控制方法的研究
    4.1 引言
    4.2 基于序貫決策的控制優(yōu)化
        4.2.1 機器人狀態(tài)空間
        4.2.2 機器人激勵參數(shù)
        4.2.3 機器人行為決策
    4.3 軟體爬行機器人運動規(guī)律的研究
        4.3.1 室內(nèi)平整路面的行為決策研究
        4.3.2 草地路面的行為決策分析
        4.3.3 沙石等松軟路面的行為決策分析
    4.4 機器人尋優(yōu)過程
    4.5 本章小結(jié)
第5章 控制系統(tǒng)的建立及實驗驗證
    5.1 引言
    5.2 軟體機器人控制系統(tǒng)的建立
        5.2.1 機器人控制系統(tǒng)硬件部分
        5.2.2 機器人控制系統(tǒng)軟件部分
        5.2.3 機器人控制系統(tǒng)實驗平臺
    5.3 軟體爬行機器人控制優(yōu)化實驗驗證
        5.3.1 實驗內(nèi)容
        5.3.2 實驗結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]3D打印柔性材料特性及有限元分析方法研究[J]. 張媛媛,李軍,石凱.  機電工程. 2018(02)
[2]軟體機器人:結(jié)構(gòu)、驅(qū)動、傳感與控制[J]. 王田苗,郝雨飛,楊興幫,文力.  機械工程學(xué)報. 2017(13)
[3]基于軟體機器人冗余自由度的實時避障位置控制[J]. 倪杭,王賀升,陳衛(wèi)東.  機器人. 2017(03)
[4]基于凝膠材料的分布式柔性觸覺感知測試電路[J]. 武尚卿,苑婷婷,劉可,何斌.  電子技術(shù)與軟件工程. 2017(02)
[5]線驅(qū)動柔性機械臂的運動學(xué)分析[J]. 俞曉瑾.  微型電腦應(yīng)用. 2013(04)
[6]一種新型機器人仿生皮膚的設(shè)計[J]. 石金進,吳海彬,馬志舉.  機器人. 2013(01)
[7]軟體機器人研究現(xiàn)狀綜述[J]. 曹玉君,尚建忠,梁科山,范大鵬,馬東璽,唐力.  機械工程學(xué)報. 2012(03)
[8]一種新型人足底壓力分布測量系統(tǒng)及其應(yīng)用[J]. 金觀昌,張軍,張建中,孫超.  生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2005(01)

碩士論文
[1]移動機器人的障礙物環(huán)境模式識別算法與實現(xiàn)[D]. 張明.暨南大學(xué) 2016
[2]基于導(dǎo)電橡膠的智能機器人觸覺傳感服裝研究[D]. 李青.重慶大學(xué) 2006



本文編號：3162191