类人机器人运动控制关键技术研究

论文摘要

机器人的研究应用领域不断拓宽,其中类人机器人的研究和应用尤其受到了普遍的关注,并成为智能机器人领域中最活跃的研究热点之一。研制与人类外观特征类似,具有人类智能、灵活性,并能够与人交流、不断适应环境的类人机器人一直是人类的梦想之一。基于这样的目的,本文阐述了:(1)利用PC机作为上位机,利用PIC单片机作为下位机进行了硬件平台的设计,运用运动学与动力学的基础对机器人多关节运动与移动控制进行了建模与编程实现。在硬件设计方面,采用了PIC系列单片机对机器人各功能子系统进行控制,其中,通过对舵机的优化控制使机器人具有多关节协调运动模仿人类动作的能力。(2)在类人机器人多关节协调运动控制方面,研究了由多电机组合而成的机器人手臂的多关节控制模型,并通过编程实现了机器人对人类动作的学习和模仿,使机器人动作的流畅以及灵活性得到了解决。(3)在类人机器人移动问题上,本文提出了一种对传统同轴两独立驱动轮的移动控制新方法,即以其中一独立轮作为圆心(参照点)进行路径规划,使机器人的移动控制更加简单,从而使机器人自主移动能力大大提高。本文提出的新方法在制作成功的类人机器人身上得到了具体实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 类人机器人
• 1.2.1 类人机器人发展现状
• 1.2.2 类人机器人的发展趋势
• 1.2.3 机械系统
• 1.3 本文要做的工作
• 第二章 机器人硬件设计与功能
• 2.1 引言
• 2.2 机器人功能系统结构
• 2.2.1 上下位机控制结构
• 2.2.2 舵机组合手臂和轮式移动的机械结构
• 2.2.3 机器人的感知系统
• 2.3 PIC 单片机
• 2.4 舵机控制技术
• 2.4.1 舵机对机器人的驱动控制
• 2.4.2 舵机的软件设计
• 2.5 小结
• 第三章 机器人行为运动控制
• 3.1 引言
• 3.2 机器人控制结构
• 3.3 机器人硬件构成
• 3.4 运动模型及轨迹规划
• 3.4.1 运动模型
• 3.4.2 规划的解析方法
• 3.4.3 误差分析及补偿
• 3.4.4 机器人行为导航系统
• 3.5 机器人躯体、上肢运动控制
• 3.5.1 人的形体参数
• 3.5.2 机器人躯体结构设计
• 3.5.3 机器人上肢结构设计
• 3.5.4 动作序列的调试
• 3.6 人脸表情动作设计
• 3.7 小结
• 第四章 全文结论
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢