基于运动动力学武术擂台机器人攻防控制研究

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1、学校代冯１０４５９学号或申请号２０１３２２１７２１０４．密级＿种Ｗ尖Ｓ专业硕±学位论文基于运动动力学式术嬌台机器人攻防控制研究作者姓名：陈灵导师姓名：邓计才教授专业学位名称：集成电路工程培养院系：信息工程学院完成时间：２０１６年５月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研。巧所取得的成果除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研巧作出重要贡献的个人和集。体，均已在文中抖明确方式标明。本声明

2、的法律责任由本人承担学位论文作者：巧、１曰期；谷年各月巧曰学位论文使用授权声明。本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学根据郑州大学有关保留，、使用学位论文的规定同意学校保留或向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可ＬＪ将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时一，第署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。

3、＇学位论文作者：＾一。曰期：月ｄ曰＿２乂年AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchonAttackandDefenseControlofMartialArtsCompetitionRobotbasedonKinodynamicsByHaoChenSupervisor:Prof.JicaiDengIntegratedCircuitEngineeringSchoolofInformationEngineeringMay，2016摘要在智能移动机器人的研究中，

4、自主移动性是一个非常关键的问题，在移动过程中能否准确、快速地对周围环境做出反应，实时避开前进过程中的障碍物并且不间断的移动到目的地是非常重要的，路径规划和避障算法的研究则是其核心点之一。近年来，随着国家对机器人产业和大学生创新实践的鼓励，中国机器人大赛越来越受到各方关注。武术擂台赛作为中国机器人大赛中一个很有中国特色的重要项目，需要将机器人的自主移动性研究运用到实践中，尤其是移动中的路径规划和避障。现有的路径规划和避障算法大多没有考虑机器人的运动动力学限制和几何参数，在实际机器人应用中会出现物理可行性和泛用性等问题；现有的武术擂台机器人攻防控制策略，主要靠

5、经验和尝试，精确性和灵活性等方面都存在不足。针对于此，本文提出了一种基于虚拟力的运动动力学模型，并将其应用于武术擂台机器人，制定出一套攻防一体的武术擂台机器人攻防控制策略。论文的主要工作如下：(1)设计了武术擂台机器人的结构与系统，分析了机器人整体结构、控制系统、传感器检测系统、电机驱动模块和蓝牙串口模块。(2)提出了一种基于虚拟力控制的运动动力学建模方法，该方法考虑了武术擂台机器人的几何参数和运动动力学限制，且每个参数都有明确的物理意义。进行了参数灵敏度分析，并构建了运动控制器。(3)制定了以运动建模为基础的武术擂台机器人攻防控制策略，构建了运动中攻防一

6、体的攻防控制模型。(4)完成了仿真实验和实际机器人实验，对实验结果进行了分析，并提出了改进方案。实验结果表明，本文提出的运动模型能很好地帮助机器人完成避障规划任务，基于运动建模构建的攻防控制模型可有效地改善武术擂台机器人的避障效率和攻防强度，增强其对抗的竞争力。关键词：武术擂台机器人，运动动力学，虚拟力，避障规划，攻防策略IAbstractAutonomousmobilityisaverycriticalissueintheresearchofintelligentmobilerobots.Itisveryimportanttomakeanaccurate

7、andquickresponsetothesurroundingenvironment,andtoavoidtheobstaclesinrealtimeandmovetothedestinationwithoutinterruptionintheprocessofmoving.Theresearchofpathplanningandobstacleavoidancealgorithmisoneofthekeypoints.Inrecentyears,withtheencouragementtotherobotindustryandstudents'inno

8、vationpracticebythestate,Chinarob