小型可重组多足机器人设计与研究

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目前,智能多功能机器人已经在人类生活中得到广泛的应用,尤其在部分高危险的环境下,智能机器人已经取代人类从事相关工作。而在工程领域,足式机器人得到广泛的应用,且从足式机器人问世以来,其功能越来越完备。本文基于传统的多足机器人结构,提出设计一种模块化、可自主变形、可自主重组的多足机器人移动平台,设计并搭建虚拟样机,并对该样机进行联合仿真分析,验证该机器人结构的可行性和功能实现的优越性。本文的主要工作如下:(1)提出一种小型可变形、可重组的多足机器人的机械设计方案,分析多足机器人在重组前后其运动肢体的运动方式,并通过改进德纳维特-哈滕贝格(Denavit-Hartenberg,D-H)参数法分析其运动学模型。(2)针对重组机器人在避障时灵活性差的问题,本文提出基于腰关节的新型转弯步态,使机器人运动时的稳定性更高。此外,针对多足机器人自由度冗余的问题,多足机器人可以变腿为臂,提高机器人自由度的利用率。(3)针对所设计的多足机器人移动平台的控制问题,使用基于改进Hopf振荡器的中枢模式发生器(Central Pattern Generators,CPG)控制算法,以实现多足机器人单体和重组体的基本运动。(4)针对可重组多足机器人移动平台的可行性分析与建模,使用三维建模软件Solid Works搭建多足机器人的虚拟样机,并在Simulink和Adams联合仿真环境中对该样机进行一系列的仿真分析实验,通过仿真实现机器人的自变形和自重组运动,以及多种不同的运动步态,验证本文所设计的多足机器人系统的机械结构的优越性、控制方案的可行性以及运动步态的合理性。本文有图112幅,表5个,参考文献76篇。
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