自重構(gòu)機(jī)器人動力學(xué)仿真平臺與功能模塊研究.pdf

1、模塊化自重構(gòu)機(jī)器人是由許多具有一定運(yùn)動和感知能力的模塊相互連接組成，每個模塊具有與相鄰模塊連接、分離和通信的能力。這樣通過模塊間的連接和斷開就可以改變構(gòu)型，模塊自身具有自由度，一些模塊組成某種構(gòu)型后可以通過各個模塊的協(xié)調(diào)配合實(shí)現(xiàn)運(yùn)動功能。Ubot系統(tǒng)是由一個基于萬向式關(guān)節(jié)模塊組成的的模塊化自重構(gòu)機(jī)器人系統(tǒng)，具有主動和被動兩種模塊，主動模塊具有鉤爪，各模塊間相互操作和運(yùn)動可以實(shí)現(xiàn)重構(gòu)和協(xié)調(diào)運(yùn)動功能。Ubot系統(tǒng)目前實(shí)現(xiàn)了四足、蛇形、蠕蟲、

2、十字形、風(fēng)車構(gòu)型等構(gòu)型的協(xié)調(diào)運(yùn)動。Ubot系統(tǒng)的上位機(jī)軟件主要使用機(jī)器人學(xué)科常用軟件進(jìn)行運(yùn)動規(guī)劃和動力學(xué)仿真，由于自重構(gòu)機(jī)器人構(gòu)型多變，使得上述過程重復(fù)工作太多。
　　本文基于開源引擎OGRE和PhysX，為Ubot設(shè)計了一個集運(yùn)動規(guī)劃、動力學(xué)仿真和底層控制于一體的三維動力學(xué)仿真控制平臺，可以快速構(gòu)建機(jī)器人的構(gòu)型，可以交互式生成運(yùn)動控制指令，生成的運(yùn)動控制指令可以控制三維虛擬模型觀看動力學(xué)仿真效果，也可以對實(shí)際機(jī)器人進(jìn)行控制。

3、r>　　提出并研制了兩種和原系統(tǒng)兼容的功能模塊：輪子模塊和傳感模塊，輪子模塊具有切換輪子狀態(tài)(主動輪和滾動輪)和全部收回的功能，傳感模塊集成了紅外避障傳感器、加速度傳感器和無線攝像頭，提高了Ubot系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)能力和環(huán)境感知能力。
　　基于研制的自重構(gòu)機(jī)器人功能模塊，修改了原系統(tǒng)描述機(jī)器人構(gòu)型的關(guān)聯(lián)矩陣法，使得增加功能模塊后仍然可以使用關(guān)聯(lián)矩陣法描述機(jī)器人的構(gòu)型；對使用了兩種功能模塊的輪滑構(gòu)型進(jìn)行了規(guī)劃和仿真。
　　最后將