空間變拓?fù)淞厮拿骟w機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究.pdf

1、針對(duì)現(xiàn)有移動(dòng)機(jī)器人難以適用于行星表面密布的隕石坑、溝壑及峽谷等極端陸地環(huán)境探測(cè)的現(xiàn)狀，本文主要研究一種具有高機(jī)動(dòng)性、不懼顛覆且環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)的變拓?fù)淞厮拿骟w機(jī)器人。該機(jī)器人主要是由19根連桿和8個(gè)外圍節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，通過連桿伸縮來改變機(jī)器人的構(gòu)型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。變拓?fù)淞厮拿骟w機(jī)器人是一種具有多移動(dòng)關(guān)節(jié)、多節(jié)點(diǎn)及多閉鏈的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，這對(duì)運(yùn)動(dòng)控制提出了極大的挑戰(zhàn)，因此本文主要研究其運(yùn)動(dòng)控制涉及的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、步態(tài)規(guī)劃和連桿控制等亟需解決

2、的關(guān)鍵問題。
　　簡(jiǎn)要分析了變拓?fù)淞厮拿骟w機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解，然后基于機(jī)器人自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將之分為兩個(gè)并聯(lián)三角平臺(tái)式機(jī)構(gòu)，依據(jù)并聯(lián)三角平臺(tái)式機(jī)構(gòu)的分析方法詳細(xì)推導(dǎo)了機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)封閉解。此外，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了一階運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)及速度分析，得出其雅克比矩陣。為便于對(duì)變拓?fù)淞厮拿骟w機(jī)器人進(jìn)行控制，采用拉格朗日動(dòng)力學(xué)建模思想，分別求解機(jī)器人連桿和節(jié)點(diǎn)的動(dòng)能、勢(shì)能及離心力等元素，推導(dǎo)出笛卡爾空間的動(dòng)力學(xué)方程。
　　步態(tài)規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)

3、變拓?fù)淞厮拿骟w機(jī)器人穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。本文提出結(jié)合有限狀態(tài)機(jī)和中樞模式發(fā)生器進(jìn)行步態(tài)規(guī)劃的方法，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的翻滾步態(tài)規(guī)劃。此外，基于重心投影點(diǎn)和支撐多邊形的步態(tài)規(guī)劃原則，實(shí)現(xiàn)變拓?fù)淞厮拿骟w機(jī)器人的行走步態(tài)規(guī)劃。最后，在ADAMS軟件中建立變拓?fù)淞厮拿骟w機(jī)器人模型，并對(duì)兩種步態(tài)分別進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真驗(yàn)證。
　　結(jié)合機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程證明了分散自適應(yīng)控制系統(tǒng)是李雅普諾夫意義下漸近穩(wěn)定的，通過對(duì)簡(jiǎn)化模型的數(shù)值仿真驗(yàn)證了分散自適應(yīng)控制的收