双足机器人远程体感控制系统的研究

　　双足机器人的相关研究自仿生机器人出现就同步进行。随着嵌入式芯片的发展，更高效率的控制器的出现使研究人员能够更加灵活的实现双足机器人的控制。相比其他种类的机器人，双足机器人具有运动灵活，适用性强等优点，能够在各种复杂地形移动，甚至能够跨越障碍物。它可以协助人类甚至替代人类完成许多工作，例如驮运物体，抢险救灾，高空作业等等。由于人类的运动是一个复杂而精密的过程，因此，控制机器人实现稳定直立行走是到目前为止都未完全解决的难题，这也是约束双足机器人代替传统轮式机器人和履带机器人的最大阻碍。基于目前双足机器人的研究现状，本文提出了结合远程测控平台并利用体感技术的双足机器人控制系统。该系统结合体感技术、模拟仿真技术、远程测控技术以及智能控制技术。实现了控制者的数据采集，机器人运动轨迹的计算，姿态数据的优化处理，足底受力测量优化以及驱动舵机优化控制，而且该系统还通过互联网远程控制将控制端与被控机器人分离，利用虚拟现实技术实现机器人的视野反馈功能。本文对双足机器人的研究主要包括以下内容。利用微软公司的Kinect传感器进行人体姿态数据采集;以NI公司的CompactRIO作为双足机器人的控制器，并利用与之配套的软件开发平台LabVIEW实现远程控制;利用MATLAB实现机器人运动学模型建立、运动轨迹计算以及稳定数据预处理;通过压力传感器和单片机实现了实际ZMP的测量与传输，与预期数据配合调整不稳定姿态实现了闭环控制;针对本系统实时性控制要求，本文还提出使用RBF神经网络对数据进行处理，促进系统实时性的同时给予机器人自学习能力，提高机器人的稳定性;利用SolidWorks绘制机器人三维模型并利用LabVIEW实现运动匹配;通过虚拟现实技术和双目摄像头将机器人视野反馈给控制者。通过对硬件电路的搭建以及软件的调试，该系统能够实现机器人稳定动作与平衡保持。通过算法的改进与智能算法的应用，极大的缩短了机器人数据处理时间，实现了机器人与控制者在常速下的动作的稳定同步。控制系统的设计符合设计要求，整体系统的运行达到了预期目标。