足式机器人运动控制与仿真

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 10次 | 上传用户:mars1998
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
足式机器人出色的运动能力,使其可以适应在多种路面环境下的行进和越障,可以广泛应用于交通运输和军事作战,因此在军用和民用领域都日渐受到关注。机器人的运动能力很大程度上依赖于机器人的机械结构、驱动方式以及建立在这些基础之上的运动控制策略。机械结构和驱动方式在设计运动控制策略之前一般已经都被确定,则机器人的可控自由度和可控变量已确定,此时机器人运动能力的强弱基本上全部依赖于运动控制策略的优劣。本文针对足式机器人的运动控制,在明确研究对象的前提之下,主要针对单足机器人和四足机器人的运动学特性和动力学特性,系统分析和研究了适用于两者的运动控制方法。针对单足机器人的运动控制研究主要基于单足动力学模型,而针对四足机器人的运动控制研究则是基于四足步态模型,其中涉及了三维机械模型的建模与仿真。根据上述研究方法,本文在足式机器人的物理模型、数学模型、控制方法、以及算法仿真方面进行了诸多分析和实验,得到了以下研究成果:(1)基于弹簧负载倒立摆(SLIP)模型研究,采用基于有限状态机的运动控制逻辑实现对运动状态的判断;通过关节功能解耦以及参数自调整的速度控制方法,实现了对前进速度和身体姿态的控制;为了保持机器人的持续运动能力,设计了在运动过程中针对腿部弹簧的能量补偿方法实现了对弹跳高度的控制。在最终的仿真实验中,单足机器人实现了速度为1.2m/s的跳跃运动。(2)基于四足动物静步态模型的研究,设计了自上而下的分层运动控制逻辑;根据四足机器人采用静步态时的外界环境,设计了可以实现越障功能的运动轨迹规划逻辑;根据关节驱动方式,采用基于参数线性化的近似驱动动力学模型设计关节控制器;并且根据其对运动稳定性的要求,采用了基于身体质心处平衡分析的稳定性判据用于运动轨迹规划。在最终的仿真实验中,四足机器人实现了跨距为0.2m的静步态运动。(3)采用SolidWorks三维机械建模软件设计的单足和四足机械模型。其中单足模型为单腿单关节结构,关节驱动方式模拟电机驱动;四足模型为四条腿总共12个关节的并联结构,关节驱动方式模拟液压驱动。采用ADAMS动力学仿真软件设计的仿真实验环境,最终通过与MatlabSimulink进行联合仿真验证了本文运动控制方法的有效性。
其他文献
学位
在当今的世界经济竞争中,客户服务越来越成为竞争胜负的决定性因素.借助于网络和计算机技术的远程服务(网络化服务)作为适合全球化经济竞争环境下的一种客户服务手段是网络化
自主开发一套具有国际先进水平的光电在线测径仪对提高国内线材产品的质量和国际竞争能力有着重要的意义.该论文研制的CCD(光电耦合器件)光电在线测径仪是基于光电非接触检测
本文给出了一种自整定PID控制器的新方法。通过继电反馈辨识系统开环带宽度点和临界点,利用带宽点的信息建立一阶加纯延迟模型。并利用临界点的辨识与带宽点的辨识建立二阶纯延迟模型,从Nyquist图可以看出,模型在对参数整定关键的一段频率范围内都能较好的拟和原对象。控制器采用具有2自由度的结构,结合IAE准则和鲁棒性指标整定出PID参数,是一种抗干扰性能和给定值跟踪性能的折中优化方案。仿真结果表明,本文
大脑的结构是其复杂功能的物质基础,脑组织与结构的分割是计算神经解剖方法学研究的核心内容之一.由于MRI图像中的各种干扰与大脑自身复杂性等因素的存在,分割已成为一个典型
随着互联网的迅速膨胀与发展,越来越多的企业和个人通过计算机连接到Internet上,用户的数量的增长使得IPv4网络地址变得供不应求,有限的IP地址资源面临被耗尽的局面,但是彻底解决
本文的研究对象是HDTV系统中至关重要的两个部分:解复用器和条件接收(CA)系统。本文在研究与实现解复用器的过程中,首先对解复用过程中数据流所遵循的MPEG-2标准的系统层进行了具
LonWorks现场总线技术由美国Echelon公司于1991年推出,由于其自身的优势所在和Echelon公司的不断努力,使得LonWorks技术目前已成为一种开发周期短、见效快、深受用户欢迎的现场
肌电图的研究和肌电信号的分析一直是医学界一个重要的研究课题,尤其是表面肌电信号,由于其无损性和易测性,更是被广为关注。对于神经肌肉失调者,运动单元结构的变化是最主要的病
pH值是溶液酸度标度的单位,在工业过程控制中重要的地位,许多化学工业中都存在着pH的测控问题。在这些过程中,将pH值控制在一定的范围内是非常重要的。但是由于其过程复杂,难以形