【摘 要】
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本文来源于国家自然科学基金项目“两栖仿生机器蟹基础技术研究”。在国内外研究调研的基础上,本文针对两栖多足机器人的运动规划,在机器人的机械结构设计、运动学模型的建立
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本文来源于国家自然科学基金项目“两栖仿生机器蟹基础技术研究”。在国内外研究调研的基础上,本文针对两栖多足机器人的运动规划,在机器人的机械结构设计、运动学模型的建立、运动学正反解分析、步态规划、控制系统设计和仿真分析等方面做了以下研究:对机器人的自由度进行设计,安排自由度的个数及分布,通过计算验证了其合理性。在此基础上,按照模块化设计思想,进行了机器人的机械结构设计。针对两栖多足机器人控制系统的特点,进行了机器人的控制系统的设计。在此基础上,设计了系统中的关节伺服驱动模块的硬件、USB接口模块的软硬件,并对其它模块展开了研究。针对此机器人的结构特点,根据D-H坐标法则,建立了单足及多足运动学模型。在此基础上进行运动学正反解分析,得到了用于运动学反解的方程和雅可比矩阵。此外,对运动学逆解的循环逼近法进行了分析,研究了循环死区现象,并提出了改进算法。建立了落地足运动学模型并对其进行了运动学分析。根据步态规划的任务,针对此机器人提出了平面移动步态及用于步态规划的躯体固定法。对躯体固定法进行了理论分析,并提出了具体的应用步骤。按照此法给出了步态规划的实例,获得了各腿末端的运动学方程。在Simulink仿真环境下搭建仿真模型,根据步态规划的结果进行了运动学反解运算,获得了此步态中各关节驱动变量。同时对循环逼近法进行仿真分析,验证了理论分析的正确性。然后搭建基于SimMechanics的运动模型,进行了单足和多足运动仿真分析,分析结果表明反解运算是正确的,并与步态规划的期望一致。
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