重載六足機(jī)器人操縱控制系統(tǒng)局部半自主控制研究.pdf

1、隨著近些年來(lái)機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，使得機(jī)器人在非常多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)到火星表面都可以看到機(jī)器人的身影，顯然形式各異的機(jī)器人已經(jīng)成為了生產(chǎn)生活、科學(xué)研究中不可缺少的工具之一。就目前來(lái)看，機(jī)器人技術(shù)有幾大研究熱點(diǎn)，如智能人型機(jī)器人、微型機(jī)器人和多足全地形機(jī)器人等。而在多足移動(dòng)機(jī)器人中，六足機(jī)器人因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)所具有的較高的地形環(huán)境適應(yīng)能力、較好的承載能力、多冗余的特性，被作為了全地形重載機(jī)器人的研究重點(diǎn)。從以往的研究成果來(lái)看

2、，盡管六足機(jī)器人在行走穩(wěn)定性上存在一定的優(yōu)勢(shì)，但是在有些較為復(fù)雜的地形環(huán)境的適應(yīng)性上，如山地丘陵地區(qū)，完全由運(yùn)動(dòng)規(guī)劃及自主的感知判斷來(lái)完成全部的行走控制就顯得有些不足，此時(shí)如果在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中很好的加入人為的干預(yù)就能使系統(tǒng)達(dá)到很好的穩(wěn)定性。
　　本文以重載六足機(jī)器人操縱控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，在以運(yùn)動(dòng)規(guī)劃控制為主的六足機(jī)器人操縱控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加入人工干預(yù)及局部自主反射過(guò)程，使整個(gè)操縱規(guī)劃過(guò)程符合人機(jī)協(xié)同的控制思想，在提升行走過(guò)程中的穩(wěn)

3、定性、增強(qiáng)復(fù)雜地形通過(guò)能力的同時(shí)，也使控制過(guò)程更為簡(jiǎn)潔、合理，減輕駕駛負(fù)擔(dān)。
　　首先，為了使足式機(jī)器人能夠適應(yīng)較為復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)地形環(huán)境，在分析地形環(huán)境的同時(shí)設(shè)計(jì)一套反射算法，使其在行走中能夠達(dá)到一定的局部自主，并且在需要的時(shí)候可以利用操縱控制系統(tǒng)進(jìn)行必要的人工干預(yù)，來(lái)達(dá)到更好的適應(yīng)地形環(huán)境和降低危險(xiǎn)的作用。
　　其次，改進(jìn)原有的六足機(jī)器人操縱控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)化駕駛員操縱流程，降低其操縱負(fù)擔(dān)，充分發(fā)揮人機(jī)協(xié)同的設(shè)計(jì)理念，采用 A

4、RM Cortex-A8硬件平臺(tái)系統(tǒng)加 VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)出一套足式機(jī)器人操縱控制系統(tǒng)的硬件及軟件，實(shí)現(xiàn)從駕駛數(shù)據(jù)采集到關(guān)節(jié)角控制輸出的功能需求，并對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行分析、測(cè)試，以驗(yàn)證系統(tǒng)工作的正確性和可靠性。
　　最后，搭建六足機(jī)器人仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用 Vortex仿真軟件來(lái)模擬機(jī)器人及真實(shí)的地形環(huán)境，從而對(duì)本文設(shè)計(jì)的局部半自主控制算法進(jìn)行仿真模擬，驗(yàn)證算法是否能夠滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)檢驗(yàn)、分析、優(yōu)化控制流程，完善算法的