文档介绍：Classified Index: : Dissertation for the Master Degree in Engineering MOTIONAL PLANNING STRATEGY OF THREE LIMB BIONIC ROBOT Candidate : Tao Xiaoming Supervisor : Prof. Deng Xijun Academic Degree Applied for : Master of Engineering Speciality : Mechantronics Engineering Affiliation : School of Mechantronics Date of Oral Examination : July, 5 th , 2007 Degree-Conferring-Institution : Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要三肢体仿生机器人是在对哺乳动物和昆虫进行功能仿生研究基础上提出的一种新型多功能机器人。机器人采用了腿、臂机构融合一体化设计,具有在需要移动时其肢体可转变为行走机构,在需要执行操作任务时其肢体可转变为操作机构。机器人三个肢体呈等腰三角形排列,采用永磁吸附足以保持其在运动和操作过程中的平衡。机器人的十一个运动关节都由直流伺服电机单独驱动,其中髋关节、膝关节和踝关节采用蜗轮蜗杆以实现自锁。首先,针对实验室的三肢体功能仿生机器人提出了基于传感器信息的环境适应性运动规划策略,而且在此基础上对其在 Java/Java3D 开发平台上的实现问题进行了讨论和设计。作为结果,所开发的虚拟环境系统能够满足复杂多样的应用需求,同时具有模块化、可重用及可扩展等特点,所建模的复杂性与具体完成的任务无关,而主要依赖于组成系统的具体对象的重用、扩展及其相互之间关系的描述,因此具有较为广泛的应用性。其次,介绍了基于模糊的演化步态规划方法的基本思想。对五种基本步态进行定义及功能的划分,在此基础上基于模糊规则提出了在线步态规划, 此规划以基本步态为依托,对之进行修整,生成演化步态用于动态环境行走。最后,此规划可自动回归到原来的基本步态,实现基本步态和演化步态之间的任意转换。其中设计了较完整的模糊控制规则库,利用重心法对模糊输出进行计算,最后通过仿真理论上表明该步态规划方法的有效性。然后,介绍了三肢体功能仿生机器人基于向量场的局部导航模型的设计,运用学****机制认知环境中障碍物的状态和路径,从而完成机器人的导航任务。通过仿真,表明了所述基于向量场的 3D 运动规划方法的有效性。最后,根据三肢体功能仿生机器人的实际运动特点,介绍了基于遗传算法的路径规划策略的设计。利用 Java3D 建立了一个虚拟的空间,进行了机器人的路径规划仿真。通过仿真获得了相应的仿真结果曲线,验证了遗传算法能够快速、稳定、精确的获得较优的运动路径。关键词肢体仿生;步态规划;遗传算法;向量场;虚拟环境- I - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Abstract Three limb bionic robot is a novel mu lti-functional robo t that has been based on the functiona l bionic research of mamm als and insects. The robot adopts the limb mechanis m design method, and its limbs can transform to walking mechanisms whil e moving, and to operat ing mechanisms while performing tasks. Its three limbs are desi gned as an isoscele s triangle, and use permanent ic feet to keep balance while walking and oper ating. Its eleven joints are all driven by DC motors sepa rately, and coax, knee and ankle joints employ worms to realize self-lock. 。 First, based on the system framework of the virtual space, against the three limb bionic robot