基于螺旋理论与李群的六足机器人运动分析及步态规划

作     者：叶春台 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：魏武

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：六足机器人 螺旋理论 李群 运动影响系数 步态规划 

摘      要：六足机器人作为一种典型的多足机器人,具有良好的运动灵活性和负载能力,通过合理的步态规划与搭载其上的检测系统进行联动,可以实现自动化的检测作业。基于螺旋与李群的相关理论,本文对应用于玻璃幕墙和大型桥梁检测的六足机器人进行运动学分析和步态规划算法设计,并通过虚拟样机和实际样机实验验证了理论模型和步态设计算法的正确性及合理性。本文首先介绍了课题来源和研究意义以及多足机器人的研究概况,并阐述了国内外的研究现状以及发展趋势,同时分析了多足机器人步态规划中的关键问题,奠定了本文所研究内容的意义以及设计思路。然后,基于螺旋理论以及李代数的相关知识,并结合运动影响系数的概念对六足机器人进行运动学建模,在所建立的模型上进行自由度分析以及运动状态分析,为机器人的步态规划提供依据。同时,考虑到六足机器人与检测系统的联动,对六足机器人运动平台的运动空间进行分析,给出了平台运动空间的求解模型和求解算法。其次,依据多足机器人步态规划的相关理论,提出基于运动影响系数模型的六足机器人步态设计算法和实现步骤,并通过典型步态分析以及实际步态设计步骤阐明了六足机器人步态控制和实现的整个过程。最后,介绍了六足机器人虚拟样机和物理样机的设计方案,对机器人的运动模型、步态设计算法以及运动空间进行仿真分析,并通过物理样机的实验验证了所设计的步态规划算法和样机模型的正确性。