六足仿蜘蛛機(jī)器人樣機(jī)研制及步行機(jī)理研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高,人們對能在各種特殊環(huán)境下工作的特種機(jī)器人的需求不斷增強(qiáng)。當(dāng)前對于移動式機(jī)器人多采用輪式或履帶式移動平臺,無法滿足在復(fù)雜地形路面上的行走要求,因此,設(shè)計一種能夠在各種復(fù)雜路面上平穩(wěn)移動的機(jī)器人成為亟待解決問題。在尋找解決問題的方法的過程中發(fā)現(xiàn),自然界中蜘蛛因其獨特的爬行機(jī)理可以在垂直的墻壁甚至倒立在天花板上爬行。本文正是基于此現(xiàn)象,并結(jié)合仿生學(xué)原理進(jìn)行六足仿蜘蛛機(jī)器人的樣機(jī)研制與步態(tài)研究,具有重要的理論

2、研究意義和技術(shù)應(yīng)用價值。
　　本文基于蜘蛛的生物原型,進(jìn)行了六足仿蜘蛛機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制系統(tǒng)設(shè)計。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計方面,仿蜘蛛機(jī)器人軀干采用近似橢圓形的框架結(jié)構(gòu),步行足采用三自由度關(guān)節(jié)式機(jī)構(gòu),以保證機(jī)器人具有全方位移動能力。控制系統(tǒng)設(shè)計方面,層次化硬件結(jié)構(gòu)由PC上位機(jī)、嵌入式主控制器與驅(qū)動控制器組成。分布式步態(tài)控制系統(tǒng)軟件架構(gòu),實現(xiàn)了由步態(tài)控制、肢體控制到關(guān)節(jié)電機(jī)的控制。
　　運動學(xué)與動力學(xué)分析方面,建立了六足仿蜘蛛機(jī)器

3、人的運動學(xué)模型,推導(dǎo)了單足擺動腿正、逆運動學(xué)方程,計算了擺動足的可達(dá)空間;基于拉格朗日動力學(xué)方程,建立了機(jī)器人動力學(xué)模型。通過仿真實驗驗證了運動學(xué)模型正、逆解的正確性,仿真測試了機(jī)器人的動力學(xué)特性。
　　步態(tài)規(guī)劃方面,對六足仿蜘蛛步行機(jī)器人三角步態(tài)的行走原理和穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,并用三角步態(tài)對機(jī)器人的直行步態(tài)、蜘蛛步態(tài)以及定點轉(zhuǎn)彎步態(tài)進(jìn)行了規(guī)劃,通過仿真實驗進(jìn)行了驗證。
　　步態(tài)控制方面,采用互抑神經(jīng)元建立了振蕩器模型,然后利