魏　武，張　占
華南理工大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州

摘　　　要：為實(shí)現(xiàn)對(duì)正交關(guān)節(jié)蛇形機(jī)器人多種運(yùn)動(dòng)形式的簡單、統(tǒng)一控制，從研究蛇形機(jī)器人控制函數(shù)出發(fā)，提出了一種簡單的并可同時(shí)實(shí)現(xiàn)正交關(guān)節(jié)蛇形機(jī)器人蜿蜒運(yùn)動(dòng)、行波運(yùn)動(dòng)、側(cè)向翻滾運(yùn)動(dòng)和螺旋攀爬運(yùn)動(dòng)等多種運(yùn)動(dòng)形式的控制函數(shù)。對(duì)蛇形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)螺旋攀爬運(yùn)動(dòng)的控制參數(shù)進(jìn)行了分析，并用粒子群優(yōu)化算法（ＰＳＯ）對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化擬合，給出了控制參數(shù)與螺旋攀爬半徑之間的優(yōu)化擬合函數(shù)，為正交關(guān)節(jié)蛇形機(jī)器人在不同螺旋半徑下的攀爬運(yùn)動(dòng)控制提供了參考。運(yùn)用Ｗｅｂｏｔｓ移動(dòng)機(jī)器人仿真軟件進(jìn)行仿真，在同一控制函數(shù)下實(shí)現(xiàn)了蛇形機(jī)器人的多種運(yùn)動(dòng)形式，驗(yàn)證了所提控制函數(shù)和優(yōu)化擬合函數(shù)的有效性。

關(guān)　鍵　詞：正交關(guān)節(jié)；蛇形機(jī)器人；螺旋攀爬運(yùn)動(dòng)；粒子群優(yōu)化算法；擬合函數(shù)

１　引　言
蛇形機(jī)器人是一種超冗余度機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)包括蜿蜒運(yùn)動(dòng)、行波運(yùn)動(dòng)、側(cè)移運(yùn)動(dòng)和攀爬運(yùn)動(dòng)在內(nèi)的多種運(yùn)動(dòng)形式。由于運(yùn)動(dòng)形式的多變性、良好的地面適應(yīng)性以及運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性等特點(diǎn)，蛇形機(jī)器人在許多領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景［１］。對(duì)如何實(shí)現(xiàn)蛇形機(jī)器人基本運(yùn)動(dòng)形式，國內(nèi)外學(xué)者做了大量研究工作［２�玻叮荩�但一般都是針對(duì)某一種運(yùn)動(dòng)形式提出一種控制函數(shù)，這就使控制蛇形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)動(dòng)形式變的比較復(fù)雜。對(duì)于蛇形機(jī)器人特殊的攀爬運(yùn)動(dòng)來說，所做的研究工作還比較少［７�玻保埃荩�進(jìn)而限制了蛇形機(jī)器人在特殊環(huán)境下的應(yīng)用。本文提出了一種結(jié)構(gòu)形式簡單，并可同時(shí)實(shí)現(xiàn)正交關(guān)節(jié)蛇形機(jī)器人蜿蜒運(yùn)動(dòng)、行波運(yùn)動(dòng)、側(cè)向翻滾運(yùn)動(dòng)和螺旋攀爬運(yùn)動(dòng)等多種運(yùn)動(dòng)形式的控制函數(shù)。著重分析了螺旋攀爬運(yùn)動(dòng)中控制參數(shù)與螺旋半徑之間的關(guān)系，并借助粒子群優(yōu)化算進(jìn)行控制參數(shù)優(yōu)化，給出了它們之間的擬合函數(shù)。利用Ｗｅｂｏｔｓ仿真軟件搭建了蛇形機(jī)器人橋梁纜索檢測仿真平臺(tái)，對(duì)所提的控制函數(shù)和螺旋攀爬運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真。

登錄網(wǎng)站后可下載文件