论文摘要
六足机器人以其关节自由度众多、运动稳定性高和负载能力强等特点常被应用于各种高危行业和科学探索领域。然而六足机器人是多支链拓扑结构,致使运动算法复杂,协调运动控制相对困难,长期以来多足机器人的步态规划以及多关节冗余自由度协调运动控制一直是讨论的热点与难点。纯规划的控制方式使六足机器人运动形式单一,运动不协调,新的神经控制理念又难以直接应对接复杂的运动算法。本文基于运动学算法并借助成熟的控制技术实现机器人的多种运动形式,提高运动协调性和灵活性。本文围绕以下方面设计六足机器人控制系统。首先,分析了六足机器人结构模型,根据模型特点建立了平台和腿部的坐标系统,对腿部和平台进行运动学分析,求解单腿正逆运动学方程,计算单腿运动空间。其次,从模仿昆虫运动的角度出发,依据典型步态的节律运动原理分析机器人的原地位姿运动、三种行进步态和原地转弯步态,给出不同运动的规划方法。最后,搭建系统的硬件平台,选择合适的硬件设备；从运动协调性和操控性角度设计上下位机结合的机器人控制系统,通过对运动任务划分,将运动规划转化为任务代码和控制逻辑,形成稳定可靠的六足机器人控制系统。通过六足机器人样机的位姿运动和行走实验,验证单腿运动学解算的正确性,步态运动规划的有效性,控制系统的任务划分设计有效解决了六足机器人运动的协调性和灵活性。