高速腿机构的仿生设计与轨迹生成方法研究

论文摘要

猎豹是自然界中奔跑速度最快的哺乳动物,以猎豹为仿生目标一直都是仿生四足机器人的研究热点。生物学研究中发现猎豹在奔跑时,主要通过后腿提供奔跑时的动力,其高速奔跑与猎豹腿部的骨骼结构、肌肉分布以及奔跑时足端的运动轨迹等因素密不可分。因此,本课题以猎豹的腿部结构作为仿生学对象,设计了一款具有高速运动功能的机械腿结构。并模仿猎豹奔跑时的足端轨迹提出了一种参数化的足端轨迹生成算法,在机械腿上进行了实验验证。论文主要完成的工作如下:通过对猎豹奔跑时足端轨迹的特征进行分析,利用贝塞尔曲线生成足端轨迹,建立合理的目标函数以及约束条件,采用粒子群优化算法优化轨迹控制参数,形成参数化的足端轨迹生成算法。该算法可以通过确定少量参数生成形状接近于猎豹奔跑时的足端轨迹曲线。对猎豹腿部骨骼结构和肌肉分布等特征进行调研,确定机械腿的结构方案以及尺寸,并结合猎豹的肌肉分布特征,采用驱动远置的设计方案来降低腿部的惯量,完成机械腿的三维建模以及样机的设计制作。针对机械腿机构搭建了控制系统,在下位机中以FreeRTOS实时操作系统作为控制核心,提高响应的实时性。编写了上位机程序界面以及上下位机通讯程序。最后,在高速腿机构实验平台上对基于贝塞尔曲线的仿生足端轨迹方法进行实验了验证。实验通过悬空测试和地面奔跑测试,证明机械腿机构能够跟随目标轨迹运动,仿生足端轨迹可以有效实现机械腿的移动。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 乐中天

导师: 张秀丽

关键词: 腿足式机器人,轨迹规划,贝塞尔曲线,粒子群优化算法,实时操作系统

来源: 北京交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 生物学,自动化技术

单位: 北京交通大学

分类号: TP242;Q811

总页数: 96

文件大小: 9003K

下载量: 134

相关论文文献

• [1].用于皮秒激光切割的贝塞尔镜头研究[J]. 光子学报 2020(10)
• [2].基于贝塞尔曲线的超车模型[J]. 市政技术 2020(05)
• [3].有理贝塞尔曲线在机器人轨迹规划中的应用[J]. 可编程控制器与工厂自动化 2015(06)
• [4].有理贝塞尔曲线在机器人轨迹规划中的应用[J]. 伺服控制 2015(07)
• [5].DC炫特区[J]. 大学生 2017(09)
• [6].贝塞尔光镊颗粒物观测系统的设计研究[J]. 北京大学学报(自然科学版) 2020(06)
• [7].基于四次贝塞尔曲线的起重机转弯非圆曲线轨道优化设计[J]. 机械工程学报 2020(19)
• [8].太赫兹贝塞尔谐振腔的设计与分析[J]. 激光与光电子学进展 2017(01)
• [9].浅谈利用贝塞尔工具绘制图形的一些特殊技巧[J]. 教育教学论坛 2013(44)
• [10].A级贝塞尔曲线的交互式控制生成方法[J]. 计算机应用与软件 2014(02)
• [11].贝塞尔曲线在汽车设计中的运用[J]. 企业技术开发 2012(26)
• [12].浅谈贝塞尔曲线在安卓桌面中的应用[J]. 时代教育 2013(04)
• [13].贝塞尔-傅里叶矩在图像检索中的应用研究[J]. 计算机工程 2011(17)
• [14].非稳腔主动式直接获取纳秒近似无衍射贝塞尔绿光[J]. 物理学报 2010(09)
• [15].贝塞尔矩在图像识别中的应用[J]. 信息系统工程 2013(02)
• [16].线性径向梯度折射率透镜产生贝塞尔光[J]. 中国激光 2015(08)
• [17].基于全向轮机器人的贝塞尔曲线轨迹生成算法[J]. 中国新通信 2014(14)
• [18].一种新型锥台贝塞尔谐振腔[J]. 微波学报 2017(06)
• [19].浅析基于贝塞尔曲线函数制作曲线动画[J]. 广东培正学院论丛 2019(03)
• [20].无衍射贝塞尔光束非球面透镜设计[J]. 强激光与粒子束 2012(06)
• [21].空间诱导产生艾里-贝塞尔光弹研究[J]. 物理学报 2012(17)
• [22].可调螺旋轴锥镜实现高阶贝塞尔光束[J]. 应用激光 2019(04)
• [23].基于介质超表面的径向偏振贝塞尔透镜[J]. 光电工程 2018(11)
• [24].贝塞尔飞秒光束光学整流效应的研究[J]. 光学学报 2016(10)
• [25].由多重贝塞尔序列扩充为仿射框架[J]. 数学的实践与认识 2016(23)
• [26].三类边界条件下的贝塞尔-傅里叶矩的图像分析[J]. 光子学报 2016(01)
• [27].基于一阶贝塞尔曲线的信息隐藏软件的设计[J]. 电脑知识与技术 2015(13)
• [28].被动方式产生近似无衍射贝塞尔光技术[J]. 中国光学与应用光学 2009(04)
• [29].非线性贝塞尔光束的呼吸和碰撞[J]. 光学学报 2020(13)
• [30].基于贝塞尔曲线拟合的心电信号模式分类方法[J]. 计算机工程与设计 2013(04)

标签：腿足式机器人论文;  轨迹规划论文;  贝塞尔曲线论文;  粒子群优化算法论文;  实时操作系统论文;