四足机器人参数辨识及步态规划研究

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四足机器人一直是机器人方向的重点研究课题,本文设计了一种基于3PUPS机构的并联四足机器人,它能够适应各种复杂地形、高效完成指定任务。本文使用参数辨识的方法计算动力学模型,使其能够更快更准确的完成机构的动力学计算。为了使四足机器人行走的更加稳定,本文提出了一种基于中央模式控制的虚拟模型步态控制算法。首先对动力学模型进行线性化,提取出机构的惯性参数,然后找出最小惯性参数集合。将采集到的数据输入动力学模型,并进行奇异值分解来获得动力学模型的最小惯性参数集。为了使参数能准确的辨识,用机器人的运动参数将运动轨迹表达出来,然后用傅里叶级数的解析式来描述运动轨迹,并用条件数最小的原则对傅里叶级数里面的参数进行优化减小矩阵的病态性对参数辨识的影响。最后使用加权最小二乘法来求解动力学模型组成的超静定方程组求解出机构的惯性参数。四足移动机器人的控制器分为两部分。首先是由四个耦合的Kuramoto非线性振荡器构成网络拓扑,并构建出振子网络与关节实际输出之间的映射关系,然后通过弹簧阻尼器将实际输出转化为实际驱动力矩。其次通过虚拟模型控制器,计算四足移动机器人姿态调整所需的足端虚拟力,并根据虚拟工作原理将足端虚拟力转化为各关节所需的输出。
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