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《中国科学技术大学》 2006年
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非结构化环境中移动机器人系统越障运动机理的研究

程刚  
【摘要】:非结构化环境中工作的移动机器人能够适应复杂地形,在深空(月球)探测、军事侦察和灾场搜救等方面具有广泛的用途。本文结合非结构化环境的地形特征,根据越障过程地面接触作用运动机理的不同,从系统层面上对移动机器人进行了分类,并分别对其障碍地形下的越障运动机理展开了深入的研究。 首先,本文以移动机器人自主感知未知环境的不同角度入手,对非结构化环境的地形进行了全局概貌特征和局部构形特征的提取,在环境全局概貌特征的描述上采用了随机过程统计方法的衡量指标,对环境局部构形特征则进行了几何聚类划分的描述;进而将特征描述和拓扑结构相结合,建立了一种有效的地形特征数据模型,能很好地对非结构化的地形环境进行表述。 在对非结构化环境进行特征建模后,本文根据适应地形运动机理的不同,将移动机器人系统分成了连续接触地面和离散接触地面的两类,分别进行了样机研制基础上的相关研究。在地面连续接触运动的移动机器人样机研制方面,本文介绍了一种课题组所研制的复合结构移动机器人的设计方案,并分析了该设计方案对典型地形特征的适应性。对于地面离散接触运动的移动机器人,本文选择了在复杂地形下具有较优行走性能的拟人步行方式作为代表,规划了适应于非结构化环境特点的两足机器人运动系统结构方案。 为了对地面连续接触越障的复合结构移动机器人的行为机理进行研究,本文运用D-H规则和Sheth-Uicker运动分析相结合的方法,在海拔垂直运动平面内建立了考虑地形障碍特征参数的复合结构移动机器人越障运动模型,分析了该机器人在越障过程中的复杂运动特性,并开展了障碍地形下的平稳越障运动规划研究,同时进行了数值仿真和虚拟样机仿真,说明了理论模型的正确有效,为控制复合结构移动机器人安全平稳地越障提供了理论基础,起到了指导作用。 在地面离散接触运动的两足移动机器人方面,本文根据非结构化地形的特点,在观察了解人类行走特征的基础上,从仿生运动角度提出了拟人的越障步态参数,采用Bezier方法研究了单一地形障碍下两足机器人自适应越障的步态规划问题,进而针对起伏多变的地形环境建立了基于BSpline原理的两足机器人仿生越障步行模式,并为保证连续平稳越障步行进行了运动特性的规划。通过仿真
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP242

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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中国期刊全文数据库 前10条
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6 熊争艳 李宣良;中美海军陆战队首次“面对面”切磋[N];新华每日电讯;2006年
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8 吴兵 本报记者 雷黎丽;农民娃发明耕田机 期望推广惠乡亲[N];乐山日报;2007年
9 刘逸;青少年“遥控”机器人 青博会上展风采[N];中国高新技术产业导报;2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 闫婉;新型移动机器人系统设计与研究[D];上海交通大学;2011年
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4 孟祥荔;基于GPS定位的移动机器人导航系统的研究[D];天津理工大学;2007年
5 余剑;山地型城市雕塑公园规划研究初探[D];重庆大学;2008年
6 何峰;六轮腿移动机器人运动分析及控制系统的研究[D];南京理工大学;2005年
7 沈伟;模糊PID控制在水下机器人运动控制中的应用[D];哈尔滨工程大学;2005年
8 陈玉植;基于GPS OEM的GPS模拟器研究[D];大连海事大学;2004年
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10 杨利彪;移动机器人的视觉伺服系统研究[D];北京化工大学;2008年
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