雙足機器人是一個多自由度、多變量、非線性的復雜動力學系統(tǒng)。其控制平臺的研究往往涉及嵌入式技術、傳感器技術、步態(tài)規(guī)劃、路徑導航、人工智能、自動化控制等多種理論與技術,體現(xiàn)了信息科學和人工智能技術的最新成果,應用領域廣大,具有重要的研究價值。其中,雙足機器人導航控制系統(tǒng)是雙足機器人控制平臺研究中的重點和難點,將在自動駕駛、未知區(qū)域的探索、危險環(huán)境作業(yè)、核電站的維護等領域中發(fā)揮極大的作用。 本文以雙足機器人導航控制系統(tǒng)的設計為研究背景,結合嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的關鍵技術,主要論述了兩個核心內容:一是雙足機器人導航?jīng)Q策系統(tǒng)的設計。該系統(tǒng)是基于一種新式的ARM&DSP主從控制模式下的設計。該設計借助內外傳感器系統(tǒng)的反饋,通過對多傳感器信息的融合與處理,在導航?jīng)Q策算法的作用下,實現(xiàn)雙足機器人在未知環(huán)境下平滑的自主導航。二是為增強雙足機器人導航的人機交互性和控制系統(tǒng)對突發(fā)事件的處理能力,在基于MiniGUI的系統(tǒng)平臺上設計了雙足機器人的導航控制系統(tǒng)界面。論文的主要內容包括: 首先,設計了雙足機器人的本體模型,并對雙足機器人的步態(tài)規(guī)劃做了理論研究,為步態(tài)控制獲得理論上的支持。 然后,就雙足機器人導航控制平臺的搭建做了詳細的介紹,并著重對主從控制器間通訊的CAN接口做了詳細的設計。 接著,從兩個層面設計了導航?jīng)Q策系統(tǒng),一是根據(jù)內部傳感器得到的關節(jié)信息,比對決策層中的步態(tài)規(guī)劃算法,對關節(jié)的運動進行實時的補償和調整,實現(xiàn)各關節(jié)動作的協(xié)調,得到標準的步態(tài),保證每一步的穩(wěn)定和準確。二是對外部傳感器獲得的外界環(huán)境信息進行處理,構建出供決策層使用的外部環(huán)境模型,之后在基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的導航算法的指引下,實現(xiàn)雙足機器人對外界環(huán)境做出合理、平滑的響應。 最后,介紹了導航控制界面的設計與實現(xiàn)。重點介紹了MiniGUI開發(fā)平臺的搭建、基于MiniGUI的界面程序的設計以及程序在開發(fā)板上的移植,實現(xiàn)了控制界面在雙足機器人導航上的應用。
標簽:
ARMDSP
雙足機器人
導航控制系統(tǒng)
上傳時間:
2013-04-24
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