文档介绍：目录
摘要…… I
Abstract II
第1章绪论 3
课题的来源及研究的目的和意义 3
国内外在该方向的研究现状及分析 3
本文的主要研究内容 8
第2章机器人本体结构设计 9
多运动方式机器人的工作原理 9
工作要求及技术参数 9
技术要求 9
技术参数 9
主体结构设计 10
传动方式 10
主体结构组成 11
材料的选择 12
驱动方式 13
传动机构(足部) 14
本章小结 18
第3章三维结构设计 19
Pro/E简介 19
三维实体装配 22
三维实体装配的基本过程 22
机器人的三维实体装配 23
小结 27
第4章运动方程与步态规划 28
多运动方式机器人运动学分析 28
运动学模型 28
并联运动模型和运动方程 28
串联运动学模型及其方程 29
总体步态规划 31
步态术语 31
稳定性原 32
最佳步态 33
本章小结 36
结论 37
致谢 38
参考文献 39
附录 41
绪论
课题的来源及研究的目的和意义
随着计算机技术、传感器技术的发展,国际上移动服务机器人的研究与开发速度明显加快,同时人们也深刻地体会到移动机器人的优越性。如在核工业、化工行业代替工人进行检测、检查等;在办公室、医院、宾馆、家庭等从事服务;对建筑、大型船体、罐体进行清洗;在有毒环境下进行自动焊接作业;用于未知星球表面的探测等等。因此发达国家对移动机器人的研究非常重视,其研究、开发、生产、销售等所带动的行业已初步形成朝阳产业的雏形和态势。同时,移动机器人技术的研究涉及到先进机构(如仿生机构、机器人机构重构等)、机械学、机械力学、人工智能控制、先进控制算法及理论、多传感器融合技术、拓扑学理论与计算机图形学、计算机视觉等多交叉学科,对于移动机器人的研究必将促进各相关学科的发展[ 徐国华,.
][ Ashraf Elnagar. Predicion of Moving Objects in Dynamic Environments Using Kalman of 2001 IEEE International Symposium putational Intelligence in Robotics and Automation. July 29-August1,2001
][ 卢桂章.“863”,2(1):7-8
]。
国际上现有的移动机器人一般都是足式或者轮式机器人。足式机器人有很好的运动灵活性,避障能力很强,但是现有的机构水平导致运动速度普遍较低;轮式机器人有较高的运动速度,但是避障能力和非结构环境下移动性能不够[ :1-6
]。而将开展的课题——多运动方式四足智能移动机器人的研究能很好结合轮式机器人和足式机器人的优点,达到良好的运动灵活性和较高的移动速度,提供良好的应用平台。另外,我国目前在多足移动机器人领域的研究基本处于空白,而且研究工作没有很好的连续性,因此,该课题的研究成功必将提升我国在该领域的国际竞争能力。
本课题主要的也是最直接的应用领域是作为特种机器人平台,由于具有灵活的运动方式和较高的运动速度,所以附加一定的功能装置后可以涉足人类不宜的场所完成一些危险任务,比如扫雷、探险、排除核污染威胁等。此外,由于具有较强的环境识别能力和适应能力,本课题还有一个潜在的重要应用场所就是作为航天探测机器人。
本课题来源于黑龙江省科技攻关重点项目。
国内外在该方向的研究现状及分析
移动机器人由于其灵活性、快速性,因此发达国家对移动机器人的研究非常重视。国内外就移动机器人的控制算法、步态规划都有深入地研究。下面就本课题研究的方向步态规划,追溯一下国内外的研究历史、研究现状和发展趋势并加以分析。
因为机器人的仿生性,注定了步态的研究开始于对动物的步态研究。步态规划的研究最早来自于1872年,(Huybridge)就使用拍摄动物连续行走时各腿运动的连续照片来研究动物的行走过程。1965年,(Hildobrand)用较先进的照相机拍摄了四足动物慢走、小跑、奔跑等不同运动情况下各腿运动的连续照片来研究四足动物的慢走、小跑