四足仿生機器人對角步態(tài)控制研究.pdf

1、隨著生物系統(tǒng)的特性為現(xiàn)代工程問題提供了越來越多的解決方法，設計和制造仿生機器人已成為一個世界性的趨勢。四足仿生機器人作為機器人學科的一個重要分支，由于承載能力和穩(wěn)定性優(yōu)于雙足機器人，同時結構也比多足機器人更簡單，其研究在全世界引起了越來越多的關注。
　　在四足仿生機器人研制過程中，機構建模、步態(tài)生成和控制技術是最關鍵的三個技術。目前，四足機器人的步態(tài)生成和控制技術主要集中在靜步態(tài)，即慢速行走步態(tài)，但是因為動步態(tài)的速度優(yōu)勢，近年來國

2、內外相關學者都積極參與到動步態(tài)的研究中。與此同時，作為動步態(tài)中最常見類型的對角小跑步態(tài)也受到更為廣泛的重視。
　　本文集中研究四足仿生機器人對角小跑步態(tài)控制。基本目的是根據(jù)期望速度和前進方向要求，實現(xiàn)四足仿生機器人四腿各關節(jié)控制，完成機器人對角小跑步態(tài)的生成，使機器人穩(wěn)定連續(xù)奔跑。
　　四足機器人是多自由度的復雜系統(tǒng)，論文首先根據(jù)仿生學原理及四足機器人的運動學特點，對其擺動腿、支撐腿的正運動學和逆運動學進行分析，并給出了機器

3、人穩(wěn)定奔跑條件。除此之外，為了更好的建立機器人的控制模型，根據(jù)虛擬腿和生物奔跑特性，即彈簧負載倒立擺（SLIP）的動力學特性，針對四足機器人對角步態(tài)的運動過程，將四足機器人模型簡化為雙倒立擺奔跑模型并分析計算，得到基于力分配方法的機器人身體姿態(tài)控制策略。然后，基于三變量分解控制方法，應用智能算法優(yōu)化關鍵控制參數(shù)，并在仿真環(huán)境下實現(xiàn)了四足機器人對角步態(tài)行進。
　　最后，設計了基于實時高速總線方式的四足機器人三級多關節(jié)運動控制系統(tǒng)，編