如何設(shè)計(jì)液壓式雙足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)

　　液壓雙足機(jī)器人由于具有高負(fù)載、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，逐漸地應(yīng)用于軍事、救災(zāi)等復(fù)雜危險(xiǎn)的任務(wù)中。設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)定、高效的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)感知獲取系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化顯示，對(duì)雙足機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)控制以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)有著重要的意義。針對(duì)當(dāng)前機(jī)器人數(shù)據(jù)感知獲取系統(tǒng)結(jié)構(gòu)冗余、可靠性和靈活性低的問題，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)分布式模塊化的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)可完成對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的感知獲取并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化顯示，對(duì)后續(xù)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)更高功能奠定了基礎(chǔ)。首先，在雙足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，分析了雙足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的需求，確定了各功能模塊的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而完成了分布式系統(tǒng)架構(gòu)的搭建。根據(jù)驅(qū)動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)參數(shù)和本體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)的特點(diǎn)確定了不同的數(shù)據(jù)獲取傳輸方式，然后完成數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)軟件的需求分析為后續(xù)工作提供依據(jù)。其次，對(duì)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的采集傳輸進(jìn)行了分析研究。對(duì)于驅(qū)動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的獲取，采用基于Ether CAT現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)對(duì)直線位移、角位移和拉壓力傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，其模塊化的端子結(jié)構(gòu)使得關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)單元擴(kuò)展性更強(qiáng)、結(jié)構(gòu)更加靈活。對(duì)于本體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)的獲取，基于RS232串行總線完成對(duì)姿態(tài)角度和六軸力數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取，保證了數(shù)據(jù)獲取的可靠性和開發(fā)的高效。針對(duì)數(shù)據(jù)在不同層級(jí)間的傳輸，在關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)與步態(tài)控制層通過ADS（Automation Device Specification）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸保證了實(shí)時(shí)高效，步態(tài)控制層與遠(yuǎn)程任務(wù)規(guī)劃層通過YARP（Yet Another Robot Platform）傳輸數(shù)據(jù)保證了準(zhǔn)確同步的數(shù)據(jù)傳輸。接著，對(duì)獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了可視化顯示?；贛FC對(duì)可視化軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)開發(fā)。對(duì)于二維實(shí)時(shí)曲線的繪制，采用Chart Ctrl繪圖庫(kù)來實(shí)現(xiàn)，并對(duì)其數(shù)據(jù)更新算法進(jìn)行了分析;對(duì)于三維模型的顯示，采用Open GL三維庫(kù)的三維虛擬模型顯示，并對(duì)OBJ模型讀取、光照設(shè)置和視圖交互控制等功能進(jìn)行了分析和實(shí)現(xiàn)。最后，在上述工作基礎(chǔ)上，完成了可視化系統(tǒng)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，對(duì)數(shù)據(jù)獲取傳輸模塊的性能以及基于機(jī)器人單腿實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成數(shù)據(jù)可視化軟件的顯示等功能進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性。