真馬運(yùn)動(dòng)采集及在六自由度機(jī)器馬中的復(fù)現(xiàn).pdf

1、隨著社會(huì)的快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用正在面向人類的生活領(lǐng)域發(fā)展，機(jī)器馬運(yùn)動(dòng)健身是現(xiàn)代健身的一個(gè)發(fā)展方向。傳統(tǒng)的騎馬鍛煉身體需要廣闊的田野，并需要專業(yè)騎馬人士的培訓(xùn)和輔導(dǎo)，并且還要受到交通的影響，騎馬鍛煉相對(duì)來(lái)說(shuō)就變得比較困難,騎機(jī)器馬鍛煉身體就具有很現(xiàn)實(shí)的意義。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)機(jī)器馬復(fù)現(xiàn)真馬的運(yùn)動(dòng)主要做了以下工作：
　　第一，本論文對(duì)六自由度并聯(lián)機(jī)器馬平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并聯(lián)機(jī)器馬平臺(tái)的六個(gè)滑塊的位移相互作用形成了馬模型的特定位姿，

2、即得出六個(gè)自由度滑塊的位移變化決定馬模型空間位姿變化。對(duì)機(jī)器平臺(tái)的機(jī)械構(gòu)成進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，建立坐標(biāo)系得到了六個(gè)自由度滑塊的位移變化量函數(shù)。此函數(shù)是由三維加速度數(shù)據(jù)和三維角速度數(shù)據(jù)為輸入轉(zhuǎn)化成滑塊的位移變化量，實(shí)現(xiàn)了由加速度和角速度數(shù)據(jù)來(lái)控制馬模型的位姿。
　　第二，對(duì)空間運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，把空間旋轉(zhuǎn)看做物體按照一定的旋轉(zhuǎn)順序進(jìn)行旋轉(zhuǎn)所得到的由旋轉(zhuǎn)前狀態(tài)到旋轉(zhuǎn)末狀態(tài)的變化。得到對(duì)應(yīng)的空間轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣，結(jié)合機(jī)器馬平臺(tái)與馬模型的關(guān)系進(jìn)一步得到空間

3、轉(zhuǎn)動(dòng)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了由采集的真馬運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)到平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)化。采用ADIS16355傳感器采集馬的步行和小跑的加速度和角速度運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，通過(guò)AVR單片機(jī)把數(shù)據(jù)通過(guò)串口存儲(chǔ)在SD卡中。數(shù)據(jù)之間彼此不相互覆蓋，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
　　第三，運(yùn)用Matlab軟件讀取SD卡中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，得到加速度和角速度數(shù)據(jù)曲線。對(duì)加速度和角速度運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段、插值得到六維的單周期加速度和角速度平均數(shù)據(jù)，依據(jù)非線性特性曲線設(shè)計(jì)了相應(yīng)的加速度修正算法和

4、角速度修正算法得到實(shí)際單周期的加速度和角速度數(shù)據(jù)曲線。通過(guò)分析馬模型與機(jī)器馬平臺(tái)之間的坐標(biāo)系關(guān)系和空間運(yùn)動(dòng)函數(shù)，建立其數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了由馬模型的加速度和角速度數(shù)據(jù)到機(jī)器馬平臺(tái)的位移和轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)。把位移和轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)周期化，進(jìn)行Matlab仿真并觀測(cè)數(shù)據(jù)曲線。最后把數(shù)據(jù)移植給機(jī)器馬，實(shí)現(xiàn)六自由度機(jī)器人對(duì)真馬運(yùn)動(dòng)軌跡的復(fù)現(xiàn)。
　　論文最后敘述了該系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室制作與實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并展示了部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果。把得到的轉(zhuǎn)角和位移移植給六自由度并聯(lián)機(jī)器馬，機(jī)