本文關(guān)鍵詞：基于DSP的仿人機(jī)器人步態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：仿人機(jī)器人集中了機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、人工智能及傳感器等多門學(xué)科的最新研究成果。相較于輪式、履帶式和爬行機(jī)器人,仿人機(jī)器人類人的設(shè)計(jì)更有利于在人類生活和工作環(huán)境中協(xié)助人類,甚至代替人類從事一些危險(xiǎn)的工作,因此得到了廣泛的研究。然而,仿人機(jī)器人不僅是具有高階、非線性、強(qiáng)耦合的復(fù)雜動(dòng)力系統(tǒng),而且隨著科學(xué)技術(shù)的日益成熟,仿人機(jī)器人被人們寄托了越來越多的厚望,例如:要求仿人機(jī)器人擁有更多的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)以提高其靈活性、更快更穩(wěn)的的步行能力、更豐富的傳感器配置需求、以及更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力等。本文針對(duì)仿人機(jī)器人步行穩(wěn)定性弱、步態(tài)規(guī)劃及逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)和傳感器配置多的特點(diǎn),提出了一種通過在笛卡爾坐標(biāo)系中建立仿人機(jī)器人的三維線性倒立擺模型的方法,規(guī)劃了機(jī)器人的姿態(tài)及質(zhì)心運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)化了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解過程,通過仿真試驗(yàn)驗(yàn)證后,在實(shí)際機(jī)器人上實(shí)現(xiàn)。本文首先在笛卡爾坐標(biāo)系中建立實(shí)際仿人機(jī)器人雙足的倒立擺模型和D-H模型,其中,倒立擺模型用于規(guī)劃?rùn)C(jī)器人步態(tài),D-H模型用于進(jìn)行逆運(yùn)算求解;其次,建立機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方程,從而得到各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡,然后利用空間幾何關(guān)系求解了機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的問題,并給出了該方法的具體步驟。再次,在matlab環(huán)境下建立機(jī)器人的仿真模型,仿真結(jié)果表明,該方法實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的穩(wěn)定行走并簡(jiǎn)化了其逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解。接下來對(duì)步態(tài)算法做了仿真實(shí)驗(yàn),仿真實(shí)驗(yàn)表明,機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解方法的可行性和有效性。其次,利用仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)仿人機(jī)器人控制系統(tǒng)做了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。最后,通過懸掛步態(tài)調(diào)整實(shí)驗(yàn)對(duì)機(jī)器人的基本姿態(tài)進(jìn)行了標(biāo)定,使機(jī)器人按照準(zhǔn)確的規(guī)劃步態(tài)運(yùn)動(dòng),然后分別在平地和不平整地面驗(yàn)證機(jī)器人步行運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性,進(jìn)行了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向控制實(shí)驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】：仿人機(jī)器人 步態(tài)規(guī)劃 仿真 多傳感器 運(yùn)動(dòng)控制
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 課題研究的背景與意義10-11
• 1.2 仿人機(jī)器人的研究歷史及現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 日本的研究概況11-12
• 1.2.2 日本以外其他國(guó)家的研究概況12-14
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)的研究概況14-15
• 1.3 步態(tài)規(guī)劃和穩(wěn)定性判據(jù)15-20
• 1.3.1 步態(tài)規(guī)劃15-17
• 1.3.2 穩(wěn)定性判據(jù)17-20
• 1.4 本論文的主要工作20-21
• 第二章 仿人機(jī)器人的建模與穩(wěn)定性分析21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 仿人機(jī)器人的結(jié)構(gòu)21-28
• 2.2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2.2 舵機(jī)22-24
• 2.2.3 傳感器24-28
• 2.3 建立仿人機(jī)器人的模型28-30
• 2.3.1 三維線性倒立擺模型28-29
• 2.3.2 D-H模型29-30
• 2.4 基于ZMP的仿人機(jī)器人的穩(wěn)定性分析30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第三章 規(guī)劃仿人機(jī)器人的步態(tài)并仿真33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 規(guī)劃仿人機(jī)器人的步態(tài)33-37
• 3.2.1 支撐腿的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃35-36
• 3.2.2 擺動(dòng)腿的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃36
• 3.2.3 求解各關(guān)節(jié)角度36-37
• 3.3 仿真實(shí)驗(yàn)37-39
• 3.3.1 步態(tài)的三維仿真37-38
• 3.3.2 關(guān)節(jié)角度變化曲線的仿真38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第四章 設(shè)計(jì)仿人機(jī)器人的控制系統(tǒng)41-51
• 4.1 引言41
• 4.2 仿人機(jī)器人控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)41-42
• 4.3 仿人機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)42-47
• 4.3.1 主處理器的選型43-45
• 4.3.2 運(yùn)動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)45-47
• 4.4 仿人機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)47-49
• 4.4.1 需求分析47-48
• 4.4.2 軟件總體設(shè)計(jì)48-49
• 4.4.3 數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)49
• 4.5 本章小結(jié)49-51
• 第五章 仿人機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)51-58
• 5.1 引言51
• 5.2 懸掛步態(tài)調(diào)試實(shí)驗(yàn)51-53
• 5.3 步態(tài)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)53-57
• 5.3.1 平地步行實(shí)驗(yàn)53-55
• 5.3.2 不平整地面步行實(shí)驗(yàn)55-57
• 5.4 運(yùn)動(dòng)方向的控制實(shí)驗(yàn)57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 第六章 總結(jié)58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間所取得的科研成果63-64
• 致謝64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：328623