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模块化机器人GZ-I的构形研究及运动控制

作　者: 李勇
导　师: 陈胜勇；张厚祥
学　校: 浙江工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 模块化机器人 GZ-I模块 中枢模式发生器(CPG) 线性结构机器人 四足结构机器人 运动步态
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着社会、经济与科技的发展,机器人技术在人们的生活、工农业生产以及航空航天事业中的重要地位日益突显,并成为衡量一个国家科技和制造业水平的重要标志。模块化机器人因其具有组装非常多样、鲁棒性强、价格便宜等优点成为机器人领域一个重要的分支和研究热点。相比国外,国内对模块化机器人领域的研究还是处于初级阶段,所以对模块化机器人的研究具有一定的意义和价值。本文研究的模块化机器人是基于GZ-I模块,该模块具有一维转动自由度和三个连接面,可以用于构建多种不同结构的机器人。本文采用基于生物学中的中枢模式发生器模型构建控制算法对模块化机器人的运动进行控制,并实现不同构形的各种运动步态。本文的具体工作如下:1.研究分析了GZ-I模块可能构建的各种构形及其可能实现的运动步态和应用领域。2.深入研究了基于GZ-I模块的Pitch型和Pitch-Yaw型线性结构机器人的结构、运动原理和运动步态,实现了这两类机器人的运动步态控制;同时还对二模块结构的P-P型机器人和三模块结构的P-Y-P型机器人进行了研究,也实现了这两类机器人的运动步态控制。3.本文还设计了基于GZ-I模块的四足结构机器人,并分析其运动原理、运动步态和运动性能,实现运动步态控制。4.为了使模块化机器人GZ-I具有更多的构形和更丰富的运动步态,本文还设计和实现了两类新模块,节点模块和旋转模块。本文对模块化机器人GZ-I的研究工作为该模块化机器人的后续研究奠定了基础,并对国内模块化机器人的研究具有一定的推动作用。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-21
  1.1 引言  9-10
  1.2 模块化机器人的分类  10-11
    1.2.1 按拓扑结构分  10
    1.2.2 按模块结构分  10
    1.2.3 按控制方法分  10
    1.2.4 按模块之间的组合方式分  10-11
  1.3 研究现状  11-20
    1.3.1 国外研究现状  11-19
    1.3.2 国内研究现状  19-20
  1.4 本文研究内容  20-21
第2章 结构分析及控制算法  21-27
  2.1 引言  21
  2.2 拓扑结构  21-22
  2.3 GZ-I模块  22-23
  2.4 控制系统  23-24
  2.5 控制算法  24-26
  2.6 本章小结  26-27
第3章 基于GZ-I模块的构形研究  27-34
  3.1 引言  27
  3.2 线性结构  27-28
  3.3 环形结构  28-29
  3.4 三足结构  29-30
  3.5 四足结构  30-32
  3.6 人形结构  32-33
  3.7 本章小结  33-34
第4章 基于GZ-I模块的线性结构及运动控制  34-47
  4.1 引言  34
  4.2 Pitch型线性结构  34-37
    4.2.1 结构设计  34-35
    4.2.2 运动原理  35-36
    4.2.3 运动步态  36-37
  4.3 P-P结构  37-38
    4.3.1 运动原理  37
    4.3.2 运动步态  37-38
  4.4 Pitch-Yaw型线性结构  38-44
    4.4.1 结构设计  38-39
    4.4.2 运动原理  39-40
    4.4.3 运动步态  40-44
  4.5 P-Y-P结构  44-45
    4.5.1 运动原理  44
    4.5.2 运动步态  44-45
  4.6 本章小结  45-47
第5章 基于GZ-I模块的四足结构及运动控制  47-57
  5.1 引言  47
  5.2 结构设计  47-48
  5.3 运动原理  48-49
  5.4 运动步态  49-52
  5.5 性能分析  52-56
    5.5.1 爬行速度  52-53
    5.5.2 爬高能力  53-54
    5.5.3 稳定性  54-56
  5.6 本章小结  56-57
第6章 两类新模块的设计与实现  57-61
  6.1 引言  57
  6.2 节点模块的设计与实现  57-58
  6.3 旋转模块的设计与实现  58-60
  6.4 本章小结  60-61
第7章 结论与展望  61-63
  7.1 结论  61-62
  7.2 展望  62-63
参考文献  63-69
致谢  69-70
攻读学位期间参加的科研项目和成果  70

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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