双足溜冰机器人控制系统设计与步态规划研究

更新时间：2020-04-08 23:46:00 大小：9M 上传用户：gsy幸运查看TA发布的资源 标签：溜冰机器人控制系统设计步态 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

随计算机、传感器、自动控制、材料、人工智能等技术的发展，移动机器人在军事、航空航天、制造、能源和服务等领域获得广泛应用。由于单一结构的移动机器人难以同时获得轻重量、高能量效率、高运行速度、高地形适应性和高稳定性等优点，国内外进行了混合结构移动机器人的研究并制成一批样机。双足溜冰机器人作为一种腿轮混合式结构移动机器人，可以提高机器人机动性和节省能源。同时溜冰机器人又是一个很好的研究模型，为控制理论的应用及运动学、动力学问题的研究提供了广阔的天地。溜冰机器人是一个多变量、强耦合、非线性和变结构的复杂系统，对于其控制方法、步态规划和动力学问题的研究来说具有很大的挑战性。作者在国内第一台双足溜冰机器人样机的基础上，研究了溜冰机器人的控制系统，葫芦步步态下溜冰机器从的简化数学模型，以及步态设计等几个问题。本文中双足溜冰机器人的数学模型，是在吸收前人研究步行机器人的建模方法基础上，针对葫芦步步态溜冰时的运动特点建立的简化模型。减轻了模型的复杂程度，使该模型简单易求角，利于对溜冰机器人在该种步态上进行更深入的研究。本文根据人体运动规律，设计出了双足溜冰机器人的葫芦步溜冰步态。在双足溜冰机器人步态的研究中，本文采用摄影的方法获取人的溜冰步态数据，通过图象处理和数据分析获取人体溜冰运动的主要特征的规律。然后结合机器人自身结构特点，对溜冰动作进行简化和分解处理，设计出符合机器人自身特点的、切实可行的溜冰步态。对于双足溜冰机器人的运动稳定性，本文从姿态稳定性的角度，依据ZMP理论分析出了机器人运动过程中的姿态稳定性区域，推导出了机器人溜冰的稳定性条件，为进一步研究提供了思路。机器人的控制系统是步态规划实现的基础和平台，其设计将关系到机器人控制模型和规划步态的设计与实现。本文设计了以计算机为上位机、多个单片机共同作为下位机、分布式无线通讯的双足溜冰机器人控制系统。其设计工作主要包括：溜冰机器人的硬件电路设计、机器人的底层控制程序编写，通讯协议制定，以及基于该机器人具体机构和硬件系统的双足溜冰机器人控制软件开发。样机通过上位机控制软件，无线通讯和机载系统的一整套设计方案，实现了对控制算法编程的简化，提高了系统的稳定...