柔性仿壁虎機器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、壁虎能夠在不同材質(zhì)的平面上快速靈活地移動，如墻壁、天花板。爬壁機器人仿照壁虎這種特有的爬行能力可以實現(xiàn)機器人在豎直面和倒置面上的爬行，這種很強的環(huán)境適應性可以幫助甚至代替人類完成一些不能勝任的工作，具有廣泛的應用前景，對于機器人技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。本文提出了一種基于柔性仿壁虎機器人的控制系統(tǒng)設計，主要研究了仿壁虎機器人的步態(tài)規(guī)劃、控制系統(tǒng)的硬件和軟件設計。
　　 本文首先介紹了爬壁機器人的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及課題研

2、究意義，分析了國內(nèi)外對爬壁機器人吸附方式和移動方式的研究，重點介紹了目前壁虎腳掌的黏附機理的研究現(xiàn)狀，然后扼要闡述了仿壁虎機器人的仿生機構(gòu)模型，機器人采用四足對稱式，腿部采用四連桿結(jié)構(gòu)，腳掌底部由微納米黏附陣列制成。針對仿壁虎機器人軀體特殊柔性機構(gòu)，提出了基于CPG的步態(tài)控制研究方法，在此基礎上規(guī)劃了機器人的對角線步態(tài)，設計了以AVR 單片機為核心控制器的分布式控制系統(tǒng)，主要包括控制系統(tǒng)硬件設計和軟件設計的研究?？刂葡到y(tǒng)的硬件設計包括驅(qū)

3、動系統(tǒng)，主機系統(tǒng)和從機系統(tǒng)，分別具體介紹了電機的控制原理、控制方法和各個模塊的詳細電路設計。控制系統(tǒng)的軟件設計采用上-下位機分布式控制方法，主要包括主機程序設計、從機程序設計和控制信號的算法解析，主機程序模塊主要實現(xiàn)步態(tài)規(guī)劃和數(shù)據(jù)發(fā)送，從機程序模塊主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)解析和多路控制信號的發(fā)生。以CodeVisionAVR 為編譯環(huán)境，以AVR Studio 為調(diào)試環(huán)境設計和調(diào)試各個模塊的程序。
　　 最后，經(jīng)過試驗分析，本文設