【摘 要】
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与轮式和履带式机器人相比,足式机器人有着其无与伦比的优点。在凹凸不平的山地和泥泞的沼泽地,足式机器人可以利用孤立的地面进行支撑,从而适应崎岖不平的地型,实现全方位行走,具有更好的灵活性和适应性。因其优越的性能,四足机器人广泛应用于抗洪、排爆、军事运输、教育娱乐、农业生产、野外探测和星际侦探等方面。近年来,随着足式机器人需求和应用范围的不断增加,四足机器人成为广大科研工作者争相研究的热点。本文首先研
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与轮式和履带式机器人相比,足式机器人有着其无与伦比的优点。在凹凸不平的山地和泥泞的沼泽地,足式机器人可以利用孤立的地面进行支撑,从而适应崎岖不平的地型,实现全方位行走,具有更好的灵活性和适应性。因其优越的性能,四足机器人广泛应用于抗洪、排爆、军事运输、教育娱乐、农业生产、野外探测和星际侦探等方面。近年来,随着足式机器人需求和应用范围的不断增加,四足机器人成为广大科研工作者争相研究的热点。本文首先研究四足机器人单腿运动,建立D-H坐标,通过角度间的映射关系求解机器人的正逆解。比较几种求解工作空间的优缺点,选用数值法中较为典型的蒙特卡洛方法通过MATLAB软件求解单腿运动空间,并在工作空间内任意生成几组不同的解,验证正逆解的正确性。本文选用PMAC旗下的Ethercat总线式控制器CK3E-1310,通过分层递阶式的控制方法对四足机器人进行控制,为了实现机器人与外界环境的信息交互,选用U型关电开关等传感器采集外部数据。研究四足机器人的步态方式,结合本文四足机器人的研究背景和应用场合,选用Walk步态作为研究步态。对控制器内嵌的插补算法进行优化,研究了插补点选择的依据,借鉴现有的、成熟的摆线轨迹的速度变化规律,通过PVT插补的方式生成四足机器人的足端运动轨迹。运动开始时,参照工业机器人关节回零方式,四足机器人腿部关节进行主动回零,使机器人拥有一个固定的初始位置和姿态。利用ADAMS软件对四足机器人的单腿进行仿真,验证机构的可行性和足端轨迹速度变化是否平滑,能否满足移动机器人的轨迹需求。为了观察本文所设计的机器人单腿结构,本文利用美国自动精密工程公司(API)的激光跟踪仪,对四足机器人足端轨迹进行实时跟踪。同时通过机器人下地行走的方式验证机器人整机是否能实现稳定性行走这一特性。
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