雙足機器人遠程體感控制系統(tǒng)的研究

　　雙足機器人的相關研究自仿生機器人出現(xiàn)就同步進行。隨著嵌入式芯片的發(fā)展，更高效率的控制器的出現(xiàn)使研究人員能夠更加靈活的實現(xiàn)雙足機器人的控制。相比其他種類的機器人，雙足機器人具有運動靈活，適用性強等優(yōu)點，能夠在各種復雜地形移動，甚至能夠跨越障礙物。它可以協(xié)助人類甚至替代人類完成許多工作，例如馱運物體，搶險救災，高空作業(yè)等等。由于人類的運動是一個復雜而精密的過程，因此，控制機器人實現(xiàn)穩(wěn)定直立行走是到目前為止都未完全解決的難題，這也是約束雙足機器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)輪式機器人和履帶機器人的最大阻礙。基于目前雙足機器人的研究現(xiàn)狀，本文提出了結合遠程測控平臺并利用體感技術的雙足機器人控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)結合體感技術、模擬仿真技術、遠程測控技術以及智能控制技術。實現(xiàn)了控制者的數(shù)據(jù)采集，機器人運動軌跡的計算，姿態(tài)數(shù)據(jù)的優(yōu)化處理，足底受力測量優(yōu)化以及驅(qū)動舵機優(yōu)化控制，而且該系統(tǒng)還通過互聯(lián)網(wǎng)遠程控制將控制端與被控機器人分離，利用虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)機器人的視野反饋功能。本文對雙足機器人的研究主要包括以下內(nèi)容。利用微軟公司的Kinect傳感器進行人體姿態(tài)數(shù)據(jù)采集;以NI公司的CompactRIO作為雙足機器人的控制器，并利用與之配套的軟件開發(fā)平臺LabVIEW實現(xiàn)遠程控制;利用MATLAB實現(xiàn)機器人運動學模型建立、運動軌跡計算以及穩(wěn)定數(shù)據(jù)預處理;通過壓力傳感器和單片機實現(xiàn)了實際ZMP的測量與傳輸，與預期數(shù)據(jù)配合調(diào)整不穩(wěn)定姿態(tài)實現(xiàn)了閉環(huán)控制;針對本系統(tǒng)實時性控制要求，本文還提出使用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)進行處理，促進系統(tǒng)實時性的同時給予機器人自學習能力，提高機器人的穩(wěn)定性;利用SolidWorks繪制機器人三維模型并利用LabVIEW實現(xiàn)運動匹配;通過虛擬現(xiàn)實技術和雙目攝像頭將機器人視野反饋給控制者。通過對硬件電路的搭建以及軟件的調(diào)試，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機器人穩(wěn)定動作與平衡保持。通過算法的改進與智能算法的應用，極大的縮短了機器人數(shù)據(jù)處理時間，實現(xiàn)了機器人與控制者在常速下的動作的穩(wěn)定同步?？刂葡到y(tǒng)的設計符合設計要求，整體系統(tǒng)的運行達到了預期目標。

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