基于螺旋理论与李群的六足机器人运动分析解析及步态规划#201520112673

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1、硕士学位论文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姓名学科专业控制理论与控制工程指导教师所在学院自动化科学与工程学院论文提交日期2017年4月KinematicsAnalysisandGaitPlanningofHexapodRobotBasedonScrewTheoryandLieGroupADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：Supervisor：SouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP242学校代号

2、：10561学号：华南理工大学硕士学位论文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姓名：指导教师姓名、职称：申请学位级别：学科专业名称：研究方向：论文提交日期：年月日论文答辩日期：年月日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：委员：华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的

3、法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。□不保密,同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本

4、人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：指导教师签名：日期作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编)：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。

5、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

6、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。关键词：六足机器人；螺旋理论；李群；运动影响系数；步态规划IABSTRACTAsonetypicalkindofmulti-leggedrobot,thehexapodrobothasexcellentperformanceofmotionflexibilityandloadcapac

7、ity.Withtheappropriategaitplanning,hexapodrobotcancooperatewithspecificdetectionsystemandbeusedinautomaticdetectiontask.Basedonscrewtheoryandliegroup,thispaperstudythekinematicsandgaitplanningalgorithmofhexapodrobotwhichisusedindetectiontaskofglasscurtainwallandlarge-scalebrid

8、ge.Thekinematicsmodelandgaitplanningalgorithmareverifiedbyexp