基于正交关节的蛇形机器人控制系统及运动规划研究

发布时间：2020-12-03 10:07

　　蛇形机器人以其灵活度高,体积小,运动形式多样的特点受到越来越多高校及研究机构的关注,其运动形式多种多样,而且能在狭窄复杂环境运动的特点,使其在地面侦查、管道检测、太空装配等方面具有很高的优越性。本文中的蛇形机器人以尺寸小,“无绳化”为特点展开设计,提出分层控制的模型,完成控制系统的搭建,并提出适用于正交关节的蛇形机器人的运动控制方式,最后开展相关实验进行验证。具体内容为以下几个方面。首先,根据设计指标,完成了蛇形机器人方案设计,建立了分层控制系统,使蛇形机器人控制系统摆脱线缆的束缚,包括人机交互层、头部控制器层和关节层。控制指令的下发是前端通过无线的方式发送给蛇形机器人头部控制器;在头部控制器中进行步态规划以及轨迹规划;在关节层驱动各电机按期望指令运动。整个控制过程没有外部电缆进行通讯,从而实现机器人的“无绳化”。在分层控制系统的框架下,完成各层软件系统的开发。其次,为使蛇形机器人具有一定的自主性,在机器人各关节配备有丰富的传感器,机器人头部配有摄像头,能实时反馈周围环境的图像信息。机器人关节中的惯性传感器系统能有效的估计机器人自身的状态。本文对惯性传感器数据进行数据融合,基于显示互补... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

东京工业大学ACM系列蛇形机器人

ACMR7爬坡、转弯实验

a) 爬坡 b) 转弯图 1-2 ACM R7 爬坡、转弯实验014 年该团队研制出 ACM R8 机器人如图 1-3 所示[8]，每个关节有 3 4 个关节组成，重量达 36.5kg，头部带有摄像头，ACMR8 采用了主够跨越更大的障碍物，甚至两倍于机器人高度的台阶，该机器人可实抬头、避障、上楼梯、翻滚等运动。控制方面采取集中式控制模式，电力供给和通讯功能，各个关节的输入信号即俯仰、偏转角度值为离从而控制机器人完成相应的动作。

【参考文献】：
期刊论文
[1]水下蛇形机器人机构设计及蜿蜒游动研究[J]. 谢亚飞,卢振利,徐惠钢,波罗瓦茨·布朗尼斯拉夫,李斌.  高技术通讯. 2016(06)
[2]基于遗传算法的蛇形机器人CPG模型参数优化[J]. 连晓峰,郭卫平,廉小亲,苏中,赵旭.  计算机工程与设计. 2015(07)
[3]一种蛇形机器人蜿蜒运动的实现及环境适应性研究[J]. 高琴,王哲龙,胡卫建,赵兰迎.  大连理工大学学报. 2015(02)
[4]基于最小无穷范数的蛇形机器人最优力矩控制[J]. 郭宪,王明辉,李斌,马书根,王越超.  机器人. 2014(01)
[5]基于指数积的Delta机器人运动学正解建模[J]. 宫金良,黄风安,张彦斐.  北京理工大学学报. 2013(06)
[6]蛇形机器人桥梁缆索攀爬步态控制研究[J]. 魏武,孙洪超.  中国机械工程. 2012(10)
[7]三维蛇形机器人巡视者Ⅱ的开发[J]. 叶长龙,马书根,李斌,王越超.  机械工程学报. 2009(05)

博士论文
[1]基于振荡器的蛇形机器人CPG运动控制方法[D]. 高琴.大连理工大学 2017

硕士论文
[1]蛇形机器人的头部控制器研制[D]. 应利伟.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于弹性包络的攀爬蛇形机器人研究[D]. 徐杰斌.华南理工大学 2017
[3]攀爬蛇形机器人运动控制与关节转矩分析[D]. 陈春煦.华南理工大学 2016
[4]面向航天器在轨维修任务的机械臂及其地面实验研究[D]. 侯鹏飞.哈尔滨工业大学 2015
[5]面向行星表面探测的蛇形机器人结构设计与控制研究[D]. 王洪涛.哈尔滨工业大学 2015
[6]COCOS2D-X强交互网络游戏架构设计与实践[D]. 张筱毅.西安电子科技大学 2014



本文编号：2896285