六足机器人的运动分析及路径规划

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1、五邑大学本科毕业设计五邑大学毕业设计说明书毕业设计题目：六足机器人的运动分析及路径规划院系机电工程学院专业机械工程及自动化学号AP0808340学生姓名诸焕城学生电话13119689195指导教师李昌明副教授完成日期2012年5月20日61五邑大学本科毕业设计摘要六足步行机器人机动性强，适应能力高，能代替多种机器人完成工作，其研究具有重要的科学意义和实际应用价值。本文针对六足步行机器人的机体设计、步态规划、运动学分析、足端轨迹规划中的空间插值方法及避障路径规划算法等理论和技术问题，开展了较为系统的研究工作。首先，对六足昆虫进行机械建模，确定选用椭圆形身体布局后

2、，进一步对六足步行机器人在三角形步态下的爬行稳定性进行详细地分析；然后，求解机器人步行足运动学的正逆解问题，利用求解结果辅助规划机器人的足端轨迹。MATLAB的分析仿真发现，在六次多项式函数的足端轨迹曲线下，步行足具有较好的运动特性；最后，先简单介绍了人工势场和蚁群算法，再合理地对两种算法进行了有效地融合与改进，扬长避短，得到了一种更高效智能的路径轨迹规划算法。MATLAB的仿真实验结果证明了该算法的有效性。关键词：六足步行机器人；步态规划；运动学；轨迹规划；人工势场；蚁群算法61五邑大学本科毕业设计AbstractDuetothegreatmobilitya

3、ndadaptabilityofhexapodwalkingrobot,andtheirhighperformancesinvariousrobotictasks,theresearchonitisofmomentousscientificsignificanceandpracticalapplicationvalue.Thisthesisaddressesbodydesign,gaitplanningandkinematicsanalysis,polynomialinterpolationmethodoffoottrajectoryplanning,ando

4、bstaclepathplanningalgorithmforhexapodwalkingrobot.Inordertosolvetheseproblems,asystematicstudyfortherobotsispresented.Firstly,theovalbodyconfigurationischosenbasedonthestructureandmotioncharacteristicofinsect,andthendrivedeeperintothestabilityofcrawllocomotionunderthetripodgaitmove

5、ment.Secondly,aftersolvingforwardandinversekinematicsofswingingleg,polynomialinterpolationmethodisadoptedtofindabettercurveoffoottrajectory.MATLABisusedtodothissimulation.Thesolutionshowsthatswinginglegpossessestheexcellentkineticcharacteristicunderthesix-orderpolynominalfunctioncur

6、ve.Finally,abriefdescriptionofartificialpotentialfieldmethod(PFM)andantcolonyalgorithm(ACO)exposestheimperfectionofthem.AnewalgorithmisproposedbycombiningPFMwithACOeffectively．Simulationresultstestifythevalidityofthismethodforrobotpathplanning．Keywords：HexapodwalkingrobotGaitplannin

7、gKinematicsTrajectoryplanningArtificialpotentialfieldAntcolonyalgorithm目录61五邑大学本科毕业设计摘要IAbstractII第1章绪论11.1课题的来源及研究的目的与意义11.2文献综述11.2.1国外仿生多足机器人研究概况11.2.2国内仿生多足机器人研究概况41.3本课题研究的主要内容51.4本章小结5第2章仿生六足机器人机构建模62.1仿生六足机器人机构模型62.2基于螺旋理论的机构自由度分析62.3机器人机体结构82.4本章小结9第3章六足机器人静态步态规划分析103.1步态的相关

8、概念103.2六足机器人的步态分析10