【摘 要】
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面对自然界中大部分的非结构化地形,轮式、履带式等常用车辆往往失去效用。六足机器人足端与地面之间为点面接触,可以很好的适应非结构化地形,而被广泛应用于诸如灾后救援、核工
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面对自然界中大部分的非结构化地形,轮式、履带式等常用车辆往往失去效用。六足机器人足端与地面之间为点面接触,可以很好的适应非结构化地形,而被广泛应用于诸如灾后救援、核工业检测等极限环境中。为提高机器人对崎岖地形的适应性,通常采取增加机器人主动自由度的方法来实现。然而,过多冗余自由度使得机器人控制系统异常复杂。本文拟在不增加机器人自由度的前提下,通过优化机器人结构尺寸比例参数的方法来达到提高机器人对崎岖地形的适应性。本文首先对六足机器人模型进行简化,将摆动腿简化为具有3R关节的串联机械手机构,将支撑腿简化为具有3支链的并联机构。根据D-H参数及雅可比矩阵,对六足机器人处于摆动相和处于支撑相的腿机构做了正逆运动学分析。其次,本文根据不同的目标函数利用ADAMS仿真软件对机器人腿节比例、躯体结构比例等参数进行分析,得出了合理的结构比例参数。在运动学分析的基础上,基于多项式拟合算法,设计了一套足端轨迹,并在ADAMS软件下进行仿真验证。再次,本文根据机器人控制系统的需求,设计了一套基于ARM的下位机控制系统。该系统可对机器人18个主动驱动关节、足端压力传感器、红外距离传感器等进行控制。最后,本文结合现有的机器人样机、设计的下位机控制系统、规划出的足端轨迹等,完成了对机器人多关节的控制、基本步态行走等实验。验证了下位机控制系统及轨迹规划的有效性。
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