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《哈尔滨工业大学》 2013年
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六足仿生机器人步态规划及其控制策略研究

尹晓琳  
【摘要】:随着科技日新月异的发展,人们迫切需求一种能够在特殊环境中作业的机器人,相对于轮式和履带式机器人,多足步行机器人特别是六足机器人有着超强的环境适应能力,同时对地面破坏小、灵活度高,而且其冗余结构也保证了在一条腿失去运动能力的情况下同样保证稳定的行走。但是六足机器人特有的结构也导致了运动规划及控制的复杂性,成为了发展的关键。 本课题的目的是针对本六足机器人HITCR-II进行步态规划,在此基础上提出一种能够实现其在复杂未知环境中稳定行走的控制策略。 首先,在六足机器人HITCR-II结构的基础上利用D-H法进行了运动学分析,从串并联角度出发,分别推导了其正、逆运动学方程,在此基础上进行了足端工作空间分析,利用仿真验证了运动学方程的正确性。 其次,对六足机器人进行了步态规划,提出了三足步态启停循环及四足五足步态的支撑相分段启停策略,保证了其行走的稳定性和连续性,结合一种针对典型步态的足端轨迹规划方法及运动学方程在ADAMS中对建立的六足机器人模型进行了仿真及步态规划理论的验证。通过多种步态结合的方法规划了其在复杂地形中的行走策略,并进行了仿真验证。 提出了一种适用于本机器人的控制策略,对系统进行了基于功能的模块化分解。利用所设计的腿间局部规则及基于简单地形自由步态的足端轨迹规划方法实现了简单地形的自由步态行走;提出了一种基于躯干位置误差反馈的支撑腿关节角位置自主控制方法,设计了基于BP神经网络的摆动腿足端轨迹规划方法,结合嵌入腿间局部规则的选择模块能够实现机器人在复杂未知环境中的自主行走。对二者进行了仿真验证。 最后,在六足仿生机器人HITCR-II实验平台上进行了典型步态的实验,进一步验证了步态规划理论的正确性;进行了平面自由步态实验,进一步验证了所提出的控制策略的可行性。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP242

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