六足机器人运动控制系统设计与实现

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1、硕士学位论文六足机器人运动控制系统设计与实现DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFMOTIONCONTROLSYSTEMOFHEXAPODROBOT刘德高哈尔滨工业大学2013年7月国内图书分类号：TP302.8学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工学硕士学位论文六足机器人运动控制系统设计与实现硕士研究生：刘德高导师：吴翔虎教授申请学位：工学硕士学科：计算机科学与技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2013年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP302.8U.D.C:681.5Disse

2、rtationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFMOTIONCONTROLSYSTEMOFHEXAPODROBOTCandidate：LiuDegaoSupervisor：Prof.WuXianghuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ComputerScienceandTechnologyAffiliation：SchoolofComputerScienceandTechnologyDateofDefen

3、ce：July,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要针对国内用于大负载物资运输的六足机器人运动控制系统缺乏的问题，设计并实现了一款具有很高实时性和可靠性的六足机器人运动控制系统。系统采用主从应答模式对三维力系统和单足控制系统进行控制，包含模式控制机制、步态规划控制机制和安全控制机制，采用高速率、高可靠性的CAN总线通信，使系统能完成六足机器人正常步态行走的控制任务和各步态间自由切换的控制任务，而且具有很强的安全性、可靠性和实时性。从需求分

4、析的角度阐述了六足机器人需要完成的功能，通过对运动控制系统运行环境的分析，结合系统需要满足的性能指标，详细阐述了运动控制系统为完成六足机器人行走控制任务应该具有的功能模块，以及各功能模块的具体任务。运用自顶向下的设计思路，分析运动控制系统的内部设计，给出了系统的任务和中断划分，以及从运动控制系统同步机制设计、运动控制系统控制逻辑设计和运动控制系统通信设计三个方面，详细阐述了整个运动控制系统设计的原理和过程。根据运动控制系统的设计，详细描述了系统各个模块的实现过程。同时，为了提高系统可靠性和实时性，对运动控制系统进行了一系列的测试，给出了测试的内容、环境和结

5、论。针对测试中发现的问题，给出了相应的优化措施和优化后的运行效果。系统充分考虑了六足机器人行走任务和行走环境的要求，能够满足正常行走的控制任务和步态自由切换的控制任务，具有很高的可靠性、实时性和安全性，对大负载运输的六足机器人顺利研制成功起到了一定推动作用，也使系统具有较高的应用价值。关键字：运动控制系统；CAN；六足机器人；实时性；-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInthepaper,wedesignandimplementationofareal-timeandwithhighreliabilityhexapodrobotmotio

6、ncontrolsysteminordertosolvetheproblemsinthedomesticthatlackoftransportationofmaterialsforlargeloadsofsix-leggedrobotmotioncontrolsystem.Thesystemusesamaster-slaveanswermodetocontroltheunderlyingsubsystem,thesystemcontainsaninternalmodelcontrolmechanism,asoundgaitplanningcentralco

7、ntrolmechanismsandsecuritycontrolmechanisms,internalcommunicationssystemuseshigh-speed,highreliabilityoftheCANbus,onlymakesthesystemcancompletethesix-leggedwalkingrobotnormalgaitcontroltasksandswitchbetweenvariousgaitcontroltasks,butalsoenablesthesystemhasastrongsafety,practicalit

8、yandacertainreliabilityandtimelin