四足機器人在崎嶇路面的路徑規(guī)劃和穩(wěn)定行走研究.pdf

1、隨著機器人技術(shù)的快速發(fā)展,機器人面對的工作環(huán)境也變得越來越復(fù)雜,因此對機器人的環(huán)境適應(yīng)性提出了更高的要求。在眾多形式(如輪式、履帶、足式等等)的地面移動機器人中,足式機器人以良好的崎嶇環(huán)境適應(yīng)性而受到研究人員的廣泛重視,并且在災(zāi)后搜救、軍事偵察、星際探索及反恐活動等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在足式機器人中,四足機器人以良好的負載能力以及靈活的運動方式而受到眾多機器人研究人員的關(guān)注,因此一直是足式機器人研究領(lǐng)域的熱門研究對象。隨著四足機器人工

2、作環(huán)境的復(fù)雜化多樣化,復(fù)雜環(huán)境中的路徑規(guī)劃和四足機器人的穩(wěn)定性是其能否順利完成任務(wù)的前提條件。因此,對四足機器人在崎嶇路面的路徑規(guī)劃和穩(wěn)定行走的研究具有重要理論意義和實踐價值。
　　本文將四足機器人作為研究對象,基于路徑規(guī)劃和穩(wěn)定行走的相關(guān)算法,開展了面向四足機器人在崎嶇路面上的路徑規(guī)劃和穩(wěn)定行走方法的研究。
　　首先,本文采用了A*路徑搜索算法并獲得了四足機器人過崎嶇路面的多條備選路徑。為了獲得唯一的規(guī)劃路徑,提出了一種改

3、進的A*算法,并對其進行了數(shù)學分析,從而得到了其參數(shù)范圍,穩(wěn)定收斂域和可控可觀性。在此基礎(chǔ)上結(jié)合四個優(yōu)化指標規(guī)劃得到了一條較優(yōu)的四足機器人行走路徑。
　　其次,在分析四足機器人運動學的基礎(chǔ)上,推導了一般情況下四足機器人重心投影到支撐邊界的距離表達式,并選擇壓力中心法(COP)作為穩(wěn)定性判據(jù);同時,選取適當?shù)牟綉B(tài)規(guī)劃和運動控制方法使得其穩(wěn)定性盡可能大。
　　最后在ADAMS和MATLAB仿真環(huán)境中搭建針對四足機器人的實驗平臺,