基于VxWorks的载人六足机器人操控系统设计

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近几年来随着国内外大型六足机器人以及足式工程机械的发展与应用,使得足式机器人的研究逐渐成为机器人研究领域的热点。足式机器人的研究是从仿生学角度出发,相比较于轮式和履带式机器人的连续滚动式行进,它具备了有足生物落足点离散的行走特点,使其地形适应能力尤为突出,其中,又以六足机器人为最。六足机器人以其良好的地形适应能力、优越的运动性能以及优良的稳定性使其在复杂地形环境中的抗险救援、物资运输以及工程作业的应用前景日益广泛,在人机交互方面,一种操控功能齐全、实时性以及稳定性良好的人工操控系统同时变得不可或缺。本文以大型全地形载人六足机器人的人工操纵控制系统为研究对象,借鉴国内外六足机器人及足式工程机械的操控方法及研究成果,研发设计了基于VxWorks嵌入式实时操作系统(RTOS)的载人六足机器人操控系统。首先,对多足昆虫的典型步态以及行走行为进行仔细研究,基于结构仿生和功能仿生原理对载人六足机器人的结构进行仿生设计。从地形环境分析入亍.,对地形进行完整的划分,进而分析出六足机器人适应不同种地形环境的行走策略以及机器人所需要具备的功能。然后,针对机器人所需具备的功能,完成操控系统的方案设计,包括操纵方案设计以及控制系统方案设计与硬件平台搭建。基于VxWorks嵌入式RTOS完成操控系统软件设计,并针对ARM+VxWorks系统平台,移植了ucGUI嵌入式图形支持系统,设计开发操控系统的界面监控功能。最终,本文实现了一个具有高性能远程数据采集和实时通信功能的控制系统设计。在50ms的任务周期内,实现了操纵控制命令的采集、解析和处理,以及操控系统与底层控制系统之间的信息交互。对操控系统进行运行测试,系统的实时性与稳定性均取得了良好的运行效果。
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