小型四足机器人步态规划与运动稳定控制的初步研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zoujing0505
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四足机器人已在很多领域得到了广泛的研究和应用,具有重要的研究意义和广阔的发展前景。四足机器人的研制涉及到生物力学、机械运动学、动力学、控制学科、计算机技术、传感技术等。四足机器人稳定的运动步态及可靠的运动控制系统研制的关键之一。本文以小型四足机器人为研究对象,主要工作和创新如下:1、介绍了国内外四足机器人的发展趋势及研究概况,根据四足哺乳动物身体结构设计了四足仿生机器人,针对四足机器人的特点以及运动需求选择了小型舵机驱动方式,然后对机器人进行了正/逆运动学分析,并通过SimMechanics验证了运动学正解/逆解的正确性,为后续的运动稳定性分析奠定了理论基础。基于SimMechanics建立四足机器人的步态规划模型,设定了步态参数,规划了一组对角步态和三角步态,验证了该步态规划方法的精确性和可行性。2、在Matlab中建立四足机器人的动力学模型,把足端视为弹簧阻尼结构,采集并反馈运动过程中足端所受三维力,选用重心投影法判断机器人在三角步态下的静态稳定性;采用了ZMP/COP、COG相结合的综合稳定性判据,仿真分析表明比单一的ZMP稳定性判据更能准确评价机器人在对角步态下的动态稳定性。3、设计了以STM32F103VET6为核心的硬件控制系统,控制机器人各个关节的运动,实现了机器人在对角步态和三角步态下的稳定运动,验证了控制系统的可行性和合理性。
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