文档介绍：西华大学
硕士学位论文
仿人机器人控制系统设计与稳定性研究
姓名:陈光伟
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:向中凡
20100501
摘要关键词:仿人机器人;自由度;欢叫校荒:刂仿人机器人汇集了机械、电子、通信、计算机等多学科的尖端技术,是最具代表性的先进智能机器人,其技术是当今机器人领域的研究前沿和热点方向之一。稳定快速步行是仿人机器人区别于其它机器人的主要标志,也是其实现基本操作功能的基础。本文主要进行仿人机器人控制系统与步行稳定性的研究。首先介绍了仿人机器人的本体结构,并讨论了自由度的分配和机械结构参数;然后从实时性、稳定性、可扩展性等方面分析了控制系统的需求,提出了适合仿人机器人的分布式控制结构。整个系统分为三部分:主控层、通信层和执行层;我们重点分析了底层运动控制器的要求与作用,提出了基于酒琓和模块的设计方法,实现了淖钚∠低车牡缏飞杓疲:笃谔砑痈鞲龉δ苣?榈於嘶其次,我们从影响机器人动态步行稳定性的要素出发,提出了基于颂芯的稳定控制方法,讨论了步行稳定性的条件,推导了期望甑募扑愎剑唤幼牛利用安装在脚部的六维力/力矩传感器检测地面力、力矩信息,进行稳定性分析,推导了仿人机器人的实际昙扑愎剑;魅嗽谙卟教髡峁┝艘谰荨最后,根据仿人机器人步行稳定性的分析,我们知道当娇拷С庞虻闹行模机器人的动态稳定性越好,当胫С庞蛑行闹睾希魅瞬叫形榷ㄔ6茸畲螅颠覆能力最强。因此,针对影响机器人恢米畲蟮孽坠亟冢颐墙岷夏:砺鄣智能控制方法,提出了二维模糊踝关节控制器,并采用的模糊推理系统进行仿真,验证了模糊控制系统的有效性。西华大学硕士学位论文
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绪论课题来源及研究意义机器人涉及机电一体化技术、机器视觉技术、人工智能控制、传感器技术、图像识别、嵌入式计算机技术、仿真及决策等许多关键技术,代表了机电一体化的最高成就,是目前科技发展最活跃的领域之一。近年来,随着科学技术的发展,机器人的应用范围也日益扩大,遍及工业、国防、宇宙空间、海洋开发、社会服务、医疗康复等各个领域Ⅲ。其中,由于仿人机器人的优越性,国内外越来越多的机构开始投入研究此类机器人。本章简要阐明了仿人机器人的研究背景及发展现状,以及仿人机器人稳定行走的相关技术,最后简明介绍了本论文所做的工作。.翁饫丛四川省重点学科建设项目:、电子技术学及计算机科学、智能控制学、仿生学等多学科交融的综合性学科。它涉及很多独特的研究内容:多传感器信息融合、结构环境下的机器人定位与导航、基于局部信息的路径规划与避障、环境地图重建、分布式多机器人协作等。同时它有着巨大的应用潜力,其应用领域包括自动驾驶、导游、未知区域的探索、核电站的维护、无人工厂中的搬运系统等等。机器人还能用于智能移动机器人的室内导航、物体收集等方面的研究,因此具有很高的理论研究价值和实际应用价值。作为机器人的一个重要分支,仿人机器人是在外观上具有类似于人类特征的机器人,是一种具有自主决策能力,能应对外界环境变化,实现稳定行走,以及可以进行人机交互的智能体。正如世界著名机器人学专家加藤一郎教授所描述的:“机器人是由能工作的手,能行动的脚和有意识的头脑组成的一个个体,同时具有非接触传感器目、鼻哟ゴǜ衅皮肤逃懈屑捌胶飧械雀芯跗鞴俸湍芰Υɑ谩H嗣瞧诖苤圃出一种像人一样的智能机器人,灵活实现人体所特有的动作机能,从事那些只有人才能很好完成的工作。因此,机器人研究者一直把仿人机器人的研究作为机器人研究的最高境界。随着仿人机器人应用领域的同益扩大,对机器人控制系统的可靠性及智能性,以及稳定性都提出了很高的要求,本文正是在这种背景下开展研究工作的,针对西华大学机器人实验室要研制的仿人机器人,提出分布式控制系统方案,针对机器人步行稳定性进行分析,结合人工智能控制方法提出机器人关节控制方法,为后续工作打下理论依据。西华大学硕士学位论文钅勘嗪牛篠
国内外仿人机器人研究现状郎教授突破了仿人机器人研究中最关键的一步——两足步行哺4昕J迹犹僖仿人形机器人的研制开始于上世纪年代末,只有四十年的历史。然而成果显著。近年来,相关领域科学技术的发展又推动了新一轮的研究热潮,很多系统建模和控制理论方法得以付诸实践。目前国际机器人界都在加大科研力度,进行机器人共性技术的研究,并朝着智能化和多样化方向发展。.夥氯嘶魅搜芯扛攀在国际上,美国、日本、德国、法国等一些发达国家的仿人机器人研究一直处于世最早在年,美国通用电气公司试制了一台名牟僮菪退悴叫谢魅耍揭开了仿人机器人研制序幕。该仿人机器人只配备了踝关节和髋关节,操纵者靠力反馈感觉来保持机器人平衡。—年间,南斯拉夫的提出了一种仿