【摘 要】
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四足步行机器人运动的灵活性较高,并且对不平坦地面的适应能力较强,因此它具有非常广阔的应用前景,越来越受到人们的重视。目前,多数四足步行机器人普遍存在行走速度较慢、运
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四足步行机器人运动的灵活性较高,并且对不平坦地面的适应能力较强,因此它具有非常广阔的应用前景,越来越受到人们的重视。目前,多数四足步行机器人普遍存在行走速度较慢、运动控制时能量消耗较大等问题,其主要原因是由四足步行机器人的协调运动机制及其控制系统结构所引起的。为此,本文将针对四足步行机器人的行走步态与关节运动的协调机制和机器人的运动控制方式等问题展开研究。首先,介绍四足步行机器人的发展与现状,指出目前四足步行机器人在运动时存在的问题,论述课题的主要研究内容,在分析四足步行机器人机构特征的基础上建立数学模型,并对其进行运动学计算,推导机器人在行走时的各个关节转角的计算方法,分析机器人的运动位置及其工作空间。其次,介绍机器人步态的相关概念,分析四足步行机器人的静态稳定性,并由此规划了机器人的协调的、稳定的行走步态,然后在步态协调的基础上分析机器人运动时的能量消耗问题,对四足步行机器人多个关节间的协调运动进行研究,设计了能量消耗最小的多关节协调运动的控制方法。再次,分析四足步行机器人运动控制系统的总体要求,由此设计了基于ARM(Advanced RISC Machines)的分层递阶式机器人控制系统,完成了控制系统的总体设计,并对控制系统的硬件电路和软件流程进行详细设计。最后,在Matlab环境中对四足步行机器人进行运动仿真,获得一系列重要的实验结果,验证设计方案和控制策略的有效性,然后对课题研究进行总结,指出取得的成果和存在的不足,并对后期的研究和应用做出展望。
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