小型六足机器人运动控制系统设计与实现
发布时间：2021-01-01 08:14
六足机器人凭借运动能力和负载能力较强、稳定性相对较高的特点适合在非结构化地表负重行走,它具有广阔的应用前景。同时,六足机器人腿部连杆多、电气系统复杂、任务多样的特性给机器人控制系统协调同步、实时控制带来挑战。目前,常见的六足机器人控制系统软硬件比较复杂、系统实现经济成本和时间成本高,且多适用于大型重载机器人。本文的主要研究内容是设计并实现一款强实时性、大数据带宽、高可靠性、良好经济性的小型六足机器人运动控制系统。本文从所研究的机器人结构特点入手,分析控制对象的正逆运动学,确定控制系统的任务分解、层次划分和运算量、数据带宽、实时性等需求,选用STM32控制器、RS485总线及多种传感器搭建控制系统硬件平台,完成控制系统的方案设计。整机步态规划选用在速度和承载能力具有优势的3+3步态,通过多项式曲线对摆动相和支撑相的足端轨迹进行规划。通过对末端小腿的着地角进行规划,使用数值法解决自由度冗余情况下雅克比矩阵为奇异矩阵时足端速度到关节速度的映射关系,完成机器人的运动规划。根据控制系统方案设计,并运用自顶向下的设计思路,确定软件任务模块划分,详细阐述了类“ModBus”的RS485+DMA总线通...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ASV试验样机2005年，BostonDynamics发布BigDog[8]
图 1- 1ASV 试验样机2005 年，BostonDynamics 发布 BigDog[8]四足机器人，如图 1-2 所示，整机结构上有 16 个自由度，采用三段腿形式，具有冗余关节。整机高 1m，重 109kg，载重45kg，使用汽油发动机提供动力驱动液压缸运动，机身安装有惯导陀螺仪、雷达、双目摄像机、力传感器等多种感知元件。能够完成低速爬行到快速奔跑的行走步态，具有冲击下的自平衡恢复能力，能够适应雪地、冰面、斜坡、草地等野外环境，具有极强的运动能力。
图 1- 3 Tri-ATHLETE 分体卸载太空舱日本千叶大学于 2003 年成功研制出 COMET-III机器人[11]，整机长 4m，宽 2.0.8m，重约 1000kg，有 6 条腿，腿部构型仿照爬虫布置，单腿 3 个自由度，腿结构。由汽油发动机提供动力带动液压缸推动腿杆运动。在此基础上，20出最新一代 COMET-IV 六足机器人[12][13]，单腿 4 个自由度，由液压驱动腿整机重 2120kg，长宽高分别为 2.8m,3.3m,2.5m。图 1- 4 COMET-III 图 1- 5 COMET-IVHyQ(Hydraulic Quadruped)Robot 1.1(2010)是由 IIT Advanced Robotics 部
本文编号：2951249
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ASV试验样机2005年，BostonDynamics发布BigDog[8]
图 1- 1ASV 试验样机2005 年，BostonDynamics 发布 BigDog[8]四足机器人，如图 1-2 所示，整机结构上有 16 个自由度，采用三段腿形式，具有冗余关节。整机高 1m，重 109kg，载重45kg，使用汽油发动机提供动力驱动液压缸运动，机身安装有惯导陀螺仪、雷达、双目摄像机、力传感器等多种感知元件。能够完成低速爬行到快速奔跑的行走步态，具有冲击下的自平衡恢复能力，能够适应雪地、冰面、斜坡、草地等野外环境，具有极强的运动能力。
图 1- 3 Tri-ATHLETE 分体卸载太空舱日本千叶大学于 2003 年成功研制出 COMET-III机器人[11]，整机长 4m，宽 2.0.8m，重约 1000kg，有 6 条腿，腿部构型仿照爬虫布置，单腿 3 个自由度，腿结构。由汽油发动机提供动力带动液压缸推动腿杆运动。在此基础上，20出最新一代 COMET-IV 六足机器人[12][13]，单腿 4 个自由度，由液压驱动腿整机重 2120kg，长宽高分别为 2.8m,3.3m,2.5m。图 1- 4 COMET-III 图 1- 5 COMET-IVHyQ(Hydraulic Quadruped)Robot 1.1(2010)是由 IIT Advanced Robotics 部
本文编号：2951249
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