多足步行機器人步態(tài)規(guī)劃及控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、為了探索未知世界，避免惡劣的工作環(huán)境對人體的損害，從事一些人體本身難以完成的工作，使用機器人實現(xiàn)目標是一條重要的途徑。
　　機器人根據(jù)其移動方式可以分為：輪式機器人、履帶式機器人和足式機器人。相比于輪式以及履帶式移動方式，足式機器人所采用的移動方式具有其獨特的優(yōu)勢。足式移動方式對不平整的路面具有較好的適應能力，其腿部的立足點可以是離散的，能夠在可以延伸到達的地面上選擇其最優(yōu)的支撐點，即使是在地表極度崎嶇的情況下，通過嚴格地選擇腿部

2、足端的支撐點，也能夠自由行走。足式機器人的移動方式還具有主動隔振的能力，允許腿部的運動軌跡和機體的運動軌跡解耦，保持機器人運動具有較高的穩(wěn)定性?；诖耍闶讲叫袡C器人的研究已經(jīng)成為機器人學中一個受人關注的研究領域。
　　論文圍繞多足步行機器人的機構和運動學、步態(tài)規(guī)劃以及運動控制系統(tǒng)展開研究。第一，分析了多足步行機器人的步行機構和腿部自由度；對步行機器人腿部進行了運動學分析，建立了單腿的D-H方程，求出了機器人單腿的運動學的正解和逆

3、解，再對多足步行機器人整體進行運動學分析，以獨特的角度求出了步行機器人作為整體運動學的正解和逆解；第二，闡述了步態(tài)穩(wěn)定性原理，提出了多足步行機器人靜態(tài)穩(wěn)定性的判斷方法和各參數(shù)對機器人的影響；對于多足步行機器人中典型的四足和六足步行機器人進行了獨特的平動和定點轉動的步態(tài)規(guī)劃，分別給出了穩(wěn)定的步態(tài)過程，并推導出能適應有坡度的平動行走步態(tài)最大跨步和定點轉動最大轉動角度的計算方法；第三，介紹了多足步行機器人運動控制系統(tǒng)中的驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，在

4、理解步行機器人控制系統(tǒng)結構的基礎上，使用Visual C++實現(xiàn)了步行機器人上位機的人機交互界面軟件；為保證步行機器人步態(tài)控制數(shù)據(jù)傳遞的有效性，約定了基于串口幀傳輸方式的數(shù)據(jù)通信協(xié)議；對于下位機控制器，進行了硬件的介紹和軟件工作流程的描述。
　　根據(jù)給出的穩(wěn)定平動和定點轉動步態(tài)，對四足和六足步行機器人分別進行了實驗，比較了理論值和實驗值之間的差距。多足步行機器人實地步行實驗證明，上面講述的運動學、步態(tài)規(guī)劃和控制系統(tǒng)的可靠性和有效性