【摘 要】
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人们一直在探寻一种动态性能强且能快速运动的自主移动机器人,自主移动机器人具有主动感知环境并能实现自主导航的功能,同时,在复杂的物理环境具有较高的地形适应能力。传统的移动机器人结构简单,运动模型解算及控制相对容易,在结构化平整路面具有较好的运动性能。另一方面,传统移动机器人面对非结构化环境时,不能充分发挥自主移动机器人的潜力,本文以四足机器人的运动控制与运动规划为核心进行深入研究,主要的研究内容如下
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人们一直在探寻一种动态性能强且能快速运动的自主移动机器人,自主移动机器人具有主动感知环境并能实现自主导航的功能,同时,在复杂的物理环境具有较高的地形适应能力。传统的移动机器人结构简单,运动模型解算及控制相对容易,在结构化平整路面具有较好的运动性能。另一方面,传统移动机器人面对非结构化环境时,不能充分发挥自主移动机器人的潜力,本文以四足机器人的运动控制与运动规划为核心进行深入研究,主要的研究内容如下:(1)搭建四足机器人物理样机并建立其运动学及动力学模型。参考四足哺乳类动物的仿生结构,搭建机器人样机的腿部及躯干机械结构,并由此进行抽象和简化,建立机器人的运动学及动力学模型。(2)设计四足机器人的运动控制系统及其各个控制器。机器人的运动控制模块包括用于估计躯干状态的状态估计器,用于解析控制指令的质心轨迹规划器,用于调节机器人运动节律的步态及相位控制器,用于分别进行支撑腿与摆动腿控制的腿部控制器,用于实现关节力位混合控制的关节控制器。各个控制器相互配合,组成四足机器人的运动控制系统。(3)设计四足机器人的运动规划系统及其各个模块。机器人的运动规划模块包括用于全局航线划分及double S曲线速度规划的全局规划模块,用于实现动静态避障的局部规划模块,用于实现路径追踪的控制模块。通过三者的逻辑组合,实现四足机器人巡航避障的任务。(4)搭建四足机器人硬件并进行实验分析。验证前文设计的规划及控制算法的合理性,根据实验效果评价机器人的规划智能程度及运动动态性能。
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