【摘 要】
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六足机器人作为足式机器人的重要成员,受到许多研究人员的青睐。随着机器人应用领域的不断丰富,自适应能力就显得非常重要,仅依靠传统的位置控制无法保证机器人的运动稳定性和平衡性,比如足端接触力过大导致的机身失稳,无环境感知行走导致机身姿态无法保证。针对这些实际问题,本文基于机器人的脚力反馈分别对机器人的柔顺控制和考虑地形姿态的运动规划展开研究。本文的研究内容和研究方法如下:1.根据蜘蛛的仿生学运动机理,
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六足机器人作为足式机器人的重要成员,受到许多研究人员的青睐。随着机器人应用领域的不断丰富,自适应能力就显得非常重要,仅依靠传统的位置控制无法保证机器人的运动稳定性和平衡性,比如足端接触力过大导致的机身失稳,无环境感知行走导致机身姿态无法保证。针对这些实际问题,本文基于机器人的脚力反馈分别对机器人的柔顺控制和考虑地形姿态的运动规划展开研究。本文的研究内容和研究方法如下:1.根据蜘蛛的仿生学运动机理,设计了六足机器人的四自由度腿部结构,并描述了机器人的整体结构设计和控制系统方案,分析并推导了机器人单腿正逆运动学方程。2.针对机器人单腿的足端力自适应柔顺控制展开研究,选用基于李雅普诺夫稳定性原理的柔顺控制算法,通过建立仿真模型分析了变环境刚度和变期望力的足端力跟踪效果,并设计了机器人单腿柔顺控制算法的触地实验控制方案。3.为了解决机器人纯位置控制所带来的姿态平衡难以维持的问题,以斜坡行走为研究对象展开基于环境反馈的运动规划,分析了基于中枢模式发生器（CPG）的整体控制架构,完成了平衡姿态轨迹规划、基于全向运动的质心轨迹规划、基于最小二乘法的地形识别算法和考虑地形及期望机身姿态的足端轨迹规划。4.完成基于Labview的足端力跟踪触地实验,验证了柔顺控制模型的可行性,分析了足端力的实际跟踪效果。建立Matlab和Adams联合仿真,验证了基于三角步态的固定机身姿态和地形姿态的运动规划算法,并在仿真中建立了闭环控制,初步验证了规划算法的合理性。本文的研究为机器人在整机柔顺控制应用上做了准备性工作,并在六足机器人非结构化地形行走平衡研究上做了初步尝试。
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