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1、仿生六足机器人实时避障控制技术11213赵小川,罗庆生,韩宝玲,徐嘉,潘登(1.北京理工大学机电工程学院,北京100081;2.北京理工大学机械与车辆工程学院,北京100081;3.湖北汉丹机电有限公司,湖北襄樊441021)TheRealTimeObstacleAvoidingControlTechnologyofHexapodWalkingBio-robot11213ZHAOXiao-chuan,LUOQing-sheng,HANBao-ling,XUJia,PANDeng(1.SchoolofMechatro
2、nicEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China;2.SchoolofMechanicalandVehicularEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China;3.HubeiHandanMechatronicLimitedCompany,Xiangfan441021,China)摘要:针对仿生六足机器人的作业任务和工作0引言环境对其探测系统的要求,提出了基于多超声
3、波和红外线传感器的复合探测装置的设计方案,扩大了仿生六足机器人是一种集仿生技术、电子技术、机器人探测的范围;采用模糊控制的避障策略,克服机器人设计技术、控制技术及感测技术于一体的新了传统的避障控制策略中环境模型难以建立的缺型足式步行机器人.该类型机器人具有多个自由度,点.通过Mobotsim仿真软件进行了相关技术的验可以像÷六足纲"昆虫一样灵巧地运动.由于其落足证工作.点是离散的,故能在足尖点可达域范围内灵活调整关键词:仿生六足机器人;复合探测;模糊控制;行走姿态,并合理选择支撑点,因而具有更高的避障Mobotsi
4、m软件仿真和越障能力.可以预见,仿生六足机器人必将在战地中图分类号:TP24侦查、星球探测、防灾救险等领域获得越来越广泛的文献标识码:A应用.仿生六足机器人通常在复杂的非结构环境下文章编号:1001-2257(2007)02-0057-03进行作业,因而必需提高其全面感知外部环境及实Abstract:Inordertomeetthedemandofthe时避障的能力,这就对仿生六足机器人的探测系统hexapodwalkingbio-robotøstaskandworking提出了较高的要求.由于非结构环境的数学模型
5、中environment,thispaperputsforwardthearrange-存在部分不确定的参数,使用传统的机器人避障控mentofthecomplexsensingsystembasedonmu-l制策略时会遇到难以克服的困难.tipleinfraredsensorsandultrasonicsensors,whichenlargestherobotøsdetectingrange.Weusethe1仿生六足机器人机构fuzzycontrolobstaclesavoidingstrategy,whic
6、ho-仿生六足机器人如图1所示.该机器人采用对vercomesthedisadvantagethattheenvironment称布置的双三足结构,每条腿具有3个转动关节,其modelisdifficulttoset.UsingtheMobotsimsoft-中根关节用于侧摆,胯关节用于俯仰,膝关节用于屈ware,wefinishedthesimulationexperiment.伸.每条腿的各个关节上分别安装着一台Maxon直Keywords:hexapodwalkingbio-robot;com-流无刷电机,通
7、过相应关节电机的运动实现机器人plexsensingsystem;fuzzycontrol;mobotsimsim-各足的足尖点在可达域内任意一点的自由定位.因ulationsoftware此,在结构上保证了该仿生六足机器人具有很强的灵活性和对地面的适应能力.该机器人还配有探测装置(如图2所示)和GPS定位系统,用以实现在非收稿日期:2006-09-29结构环境下避障和定位.1机械与电子22007(2)#57#控制策略通过CAN总线传送到仿生六足机器人的主控器ARM946E-S.该测控系统的硬件结构如图4所示.图1
8、仿生六足机器图2仿生六足机器结构外型人人的探测装置图3复合探测装置布局图4测控系统硬件结构2仿生六足机器人探测系统设计3仿生六足机器人避障控制策略超声波传感器具有信息直观、不易受光线、烟雾和电磁的影响、成本低及安装方便等特点,广泛用仿生六足机器人通常在复杂的非结构环境下进于机器人测距、定位及环境建模.但超声传感器由于行作业,环境的数学模型中存在部分不确定的参
