摘要
六足机器人具有环境适应性强、稳定性高和容错性好等优点，极具研究价值。然而目前大部分的六足机器人仍应用在军事、工业等特定领域，并且一般控制系统复杂，研发成本高。本论文设计了一个面向日常生活，可用于娱乐、教育、侦察等场合的小型电动六足机器人，致力于使机器人具有较低的成本，较好的运动性能和良好的人机交互体验。文章对机器人控制系统进行了全面的设计和研发，主要研究工作包括： （1）基于文献资料的调研，回望六足机器人的发展历史，并主要总结了六足机器人步态规划和反馈控制策略相关的研究内容，为研究的开展奠定基础。 （2）确定六足机器人的设计目标和总体设计方案，搭建出机器人系统的整体架构，并对其结构、机载控制系统软硬件和移动端控制软件进行了具体设计和研发。机器人机载控制系统包含两层，上位机选用Raspberry3B+，下位机为自主设计的嵌入式系统。移动端软件通过人机交互界面实现了用户对机器人的控制和状态观测。 （3）完成六足机器人的正、逆运动学分析，建立了机器人各关节角度和足端位置之间的联系，并分情况采用不同的方式规划了机器人的足端轨迹曲线。 （4）制定了一套全面的六足机器人的步态规划方案。机器人的步态类型包括半蹲步态、直行步态、定点转弯步态以及急停步态。直行和定点转弯均可基于三角、四角及五角步态实现。步态规划中设计了增加六足同时支撑的策略。基于机器人足端位置的调整，提出了各类步态间的在线转换方案。 （5）针对机器人的特点，从触地信息反馈和姿态信息反馈两个层面设计了机器人的反馈控制策略。基于触地反馈信息，实现了机器人的足端触地反馈机制，制定了机器人在有凸起障碍路面上的行走策略。基于实际姿态信息，构建机器人偏航角校正的运动学模型，自主设计了基于PD控制器的偏航角校正算法以减小机器人的运动误差。 （6）研制出机器人实物样机，完成各类步态的实验，研究机器人的运动规律，测试了机器人运动性能，并验证了机器人控制系统设计和控制方法的合理性和可行性。
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