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1、六足机器人的运动分析及路径规划,指导老师:李昌明副教授,姓名:诸焕城,学号:AP0808340,机电工程学院,五邑大学,1,of,五邑大学,机电工程学院,研究背景,主要工作,行业需求轮式、履带式不适应非结构环境国内起步较晚,模型建立步态分析运动学分析足端轨迹规划避障算法设计,19,建立模型,减少了腿的碰撞,增大了髋关节转动范围,提高了运动灵活性;增大了机体的纵向稳定裕量,提高了机器人的运动稳定性。,优点,2,of,19,五邑大学,机电工程学院,3,of,五邑大学,机电工程学院,步态分析三角形步态,三角步态,分两组一组支撑,一组摆动占空系数为1/2,19,重叠面积(重心可活动范围)最大,优化目标
2、:,5,of,五邑大学,机电工程学院,步态分析着地点优化,数学建模:,提腿前,重心 c 在ABC内,稳定提腿后,重心 c 在ABC外,失稳重心在重叠区域内,无论提哪组腿都稳定,19,调用polyarea命令求面积,5,of,五邑大学,机电工程学院,步态分析着地点优化,求解结果:,MATLAB 求解:,当a=h/3时,四边形edji的面积取得最大,即为,由上式知:纵/横向跨度越大,灵活性和稳定性越高;步长越大,灵活性和稳定性越低。,19,运动学分析建立DH坐标系,6,of,五邑大学,机电工程学院,19,运动学分析正解,7,of,五邑大学,机电工程学院,末端相对机体的位置矢量为:,19,运动学分析
3、逆解,8,of,五邑大学,机电工程学院,用代数法解得,式中,19,足端轨迹规划,of,五邑大学,机电工程学院,多项式插值:,约束条件:起/终点的位置、速度、加速度和中间点的位置。(7个约束条件,唯一确定一条六次多项式),表足末端的位置函数矢量;,表多项式的系数矢量。,式中:,MATLAB仿真计算,19,9,of,五邑大学,机电工程学院,x,y,z方向的位移、速度和加速度图,足端轨迹图,19,10,of,五邑大学,机电工程学院,各关节的转角、角速度和角加速度图,19,11,避障算法人工势场,of,五邑大学,机电工程学院,势函数,合力:,19,12,避障算法蚁群算法,of,五邑大学,机电工程学院,
4、蚂蚁的速度均等;信息素释放量均等;蚂蚁偏爱走信息素多的路径;没找到食物不回头走。,假设:,19,13,避障算法蚁群算法的数学模型,of,五邑大学,机电工程学院,概率模型:,信息素更新:,19,14,避障算法人工势场和蚁群算法的缺陷,of,五邑大学,机电工程学院,人工势场:找不到最优解,甚至找不到解,蚁群算法:陷入局部最优,收敛速度慢。,19,15,避障算法算法改进,of,五邑大学,机电工程学院,改进启发信息:,改进期望启发式因子:,19,16,避障算法算法步骤,of,五邑大学,机电工程学院,Y,N,19,17,避障算法MATLAB仿真,of,五邑大学,机电工程学院,19,18,避障算法MATLAB仿真,of,五邑大学,机电工程学院,19,19,谢谢各位老师和同学,机电工程学院,五邑大学,