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双足步行机器人具有与人体相似的结构、且依靠两足行走,一直是机器人学领域里的热门课题。双足步行机器人具备和人类相似连杆和关节来支撑其整个身体,并且通过自动操纵其关节来实现行走。因此,双足步行机器人对控制的要求更为复杂。
本文主要研究是为了提高双足步行机器人的整体稳定性和快速反应能力,增强机器人的鲁棒性,故将操作系统μC/OS-Ⅱ移植到控制系统中,实现机器人控制系统有无操作系统到操作系统上的转变,编写了底层的串口驱动模块、IIC接口驱动模块、CAN总线驱动模块等接口模块的驱动程序,创建了任务并编写了任务函数,包括命令接受任务函数和命令执行任务函数,经过了大量的调试试验,测试了系统的稳定性和实时性,结果显示机器人能够快速稳定运行。
本文提出了一种鲁棒跟踪控制算法,应用这种算法可以实现当机器人在受到外力干扰的情况下自我保持平衡。所研究的双足机器人被描述成一个七连杆的数学模型,用拉格朗日方法建立机器人的动力学方程,规划出各个关节的运动轨迹。根据机器人的物理特性构造出理想的Lyapunov函数,推导出反馈控制器,设计出具有鲁棒干扰抑制性能的轨迹跟踪控制器。通过matlab仿真得出期望和实际角位移的误差曲线和动态zmp(Zero Moment Point)曲线,仿真实验结果验证了该算法的有效性。