【摘 要】
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近年来,足腿式机器人因其独特的运动形式和对非结构环境的适应能力,日益成为移动机器人领域的研究热点。足腿式机器人中的六足机器人具有灵活的步态,行走稳定且执行机构高冗余度,有丰富的理论和技术研究价值。本文以六足机器人为研究对象,设计并完成了一种轻量化的中小型六足机器人。机械结构部分在选择串联关节式腿部构型的条件下,通过运动空间分析应用偏心设计优化关节行程,以静应力分析优化机器人整机轻量化设计。在较小重
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近年来,足腿式机器人因其独特的运动形式和对非结构环境的适应能力,日益成为移动机器人领域的研究热点。足腿式机器人中的六足机器人具有灵活的步态,行走稳定且执行机构高冗余度,有丰富的理论和技术研究价值。本文以六足机器人为研究对象,设计并完成了一种轻量化的中小型六足机器人。机械结构部分在选择串联关节式腿部构型的条件下,通过运动空间分析应用偏心设计优化关节行程,以静应力分析优化机器人整机轻量化设计。在较小重量级下,实现较高的刚性和足够的尺寸,保证必要的通过性。在电控系统部分,设计以PC平台为上位机的执行器总线控制系统,结合实测机器人行走过程执行器系统功率数据,匹配整机系统供电功率。对于本文所述机器人进行运动学建模,分析其坐标变换、运动学正逆解、机身轨迹与支撑腿足端轨迹的关系。在此基础上,针对于摆动相足端轨迹进行基于摆动腿回缩的分段轨迹控制。以三角步态为例,通过在限定约束条件下动态调整支撑相到摆动相的触发过程和摆动相持续时间,实现多工况下支撑腿步态相位的主动调整。最后,编写.NET框架下的上位机控制软件,实现机器人实机运行。通过对测试数据进行分析,验证了机电系统设计合理可行,实现了机器人机电系统稳定运行。行走和姿态控制测试结果表明机器人运动控制模型可行且有效。
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