基于模型预测控制的四足机器人运动控制研究

发布时间：2023-03-07 20:28

　　轮式机器人应用固然普遍,腿足式机器人凭借其较强的灵活性以及环境适应性,在灾后救援、野外勘探以及军事领域有广泛应用,目前已经成为机器人界最热门的研究领域之一。不过四足机器人的运动控制在最近几年才取得突破性进展,本文将在以下几个方面开展四足机器人的研究。四足机器人的腿部运动学建模以及足端轨迹规划。通过D-H方法建立四足机器人腿部各关节变量和足端笛卡尔坐标之间的正运动学模型,并通过封闭形式解求得腿部的逆运动学解;然后参考贝塞尔曲线,根据机器人特点规划足端的摆动相轨迹,使四足机器人在摆动相过程中有更好的运动特性。腿部柔顺控制的研究。根据柔顺控制动态表达式,可以推导出两种不同的控制方法:导纳控制和阻抗控制。导纳控制是根据期望力矩与实际力矩之间的偏差得到位置控制量输入腿部电机,而阻抗控制是根据期望位置与实际位置之间的偏差得到力矩控制量输入腿部电机。二者都是通过动态控制力与位置之间的关系达到柔顺控制的目的。此外针对阻抗控制中的期望力,在不同地面上有所不同,于是采用系统辨识方法估计地面刚度,然后应用到阻抗控制中。站立状态下的姿态稳定控制以及基于模型预测的运动控制。首先站立状态下,把四足机器人看成并联机...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题背景及研究意义
    1.3 国内外研究现状及分析
        1.3.1 四足机器人研究现状
        1.3.2 模型预测控制研究现状
        1.3.3 国内外文献综述的简析
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 四足机器人运动学建模以及足端轨迹规划
    2.1 引言
    2.2 两代四足机器人实验平台结构简介
    2.3 四足机器人运动学建模
        2.3.1 正运动学建模与分析
        2.3.2 逆运动学建模与分析
    2.4 单腿足端运动轨迹规划
    2.5 本章小结
第3章 四足机器人柔顺控制研究
    3.1 引言
    3.2 柔顺控制
        3.2.1 阻抗控制算法
        3.2.2 导纳控制算法
    3.3 基于最小二乘法的地面系统辨识
    3.4 本章小结
第4章 四足机器人站立姿态控制以及基于模型预测的运动控制
    4.1 引言
    4.2 四足机器人姿态稳定控制
    4.3 四足机器人模型预测控制建模
        4.3.1 足端位置规划控制器
        4.3.2 轨迹生成器
    4.4 本章小结
第5章 四足机器人控制仿真与实验研究
    5.1 引言
    5.2 四足机器人运动学以及轨迹规划仿真与实验研究
    5.3 柔顺控制实验研究
        5.3.1 导纳控制实验研究
        5.3.2 阻抗控制实验研究
        5.3.3 地面系统辨识实验研究
    5.4 姿态控制仿真研究
    5.5 模型预测控制仿真研究
        5.5.1 单级倒立摆仿真研究
        5.5.2 基于模型预测控制的运动控制研究
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3757836