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仿壁虎机器人作为爬壁机器人一种,在军事、反恐等场合下有着较广的应用前景。本课题在国家自然科学基金(60535020)的资助下,开发出了一种能够像壁虎一样爬行的仿壁虎机器人,课题的主要研究工作如下:
首先分析了仿壁虎机器人的研究现状,在此基础上,综合课题要求及仿壁虎机器人的机构特点提出了机器人的机构方案,完成了机械结构的设计,研制出一种多关节,身体可伸长的四足爬行式机器人。
在所研制的机器人机械机构基础上,进行了平面爬行的步态规划,采用对角线步态实现了仿壁虎机器人平面爬行的直线运动和转弯运动;在仿壁虎机器人实现平面稳定爬行的基础上,对其从地面到竖直壁面的过渡进行步态规划,分析了过渡过程中机构的空间自由度及身体姿态,并对机器人进行了运动学分析;之后对仿壁虎机器人地壁过渡部分进行ADAMS仿真验证,并对仿真过程进行了详细分析,分析结果验证了步态规划的可行性,为后续工作提供了重要的理论依据。
之后进行了控制系统的设计,对12路舵机的控制策略和方法进行了研究。针对仿壁虎机器人需要同时控制多路舵机的要求,开发了基于TMS320F2812的多路舵机控制器,输出响应的PWM控制波形,精确控制机器人关节的动作。在此基础上,根据步态规划结果开发了地壁过渡控制软件。
最后,通过实验研究,检验了机构设计的可行性,步态规划的正确性以及控制系统的有效性。