基于控制函数的蛇形机器人攀爬运动分析

2012年03月13日15:51:36 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：应用

魏　武，张　占
华南理工大学自动化科学与工程学院，广东广州

摘　　　要：为实现对正交关节蛇形机器人多种运动形式的简单、统一控制，从研究蛇形机器人控制函数出发，提出了一种简单的并可同时实现正交关节蛇形机器人蜿蜒运动、行波运动、侧向翻滚运动和螺旋攀爬运动等多种运动形式的控制函数。对蛇形机器人实现螺旋攀爬运动的控制参数进行了分析，并用粒子群优化算法（ＰＳＯ）对控制参数进行了优化拟合，给出了控制参数与螺旋攀爬半径之间的优化拟合函数，为正交关节蛇形机器人在不同螺旋半径下的攀爬运动控制提供了参考。运用Ｗｅｂｏｔｓ移动机器人仿真软件进行仿真，在同一控制函数下实现了蛇形机器人的多种运动形式，验证了所提控制函数和优化拟合函数的有效性。

关　键　词：正交关节；蛇形机器人；螺旋攀爬运动；粒子群优化算法；拟合函数

１　引　言
蛇形机器人是一种超冗余度机器人，可以实现包括蜿蜒运动、行波运动、侧移运动和攀爬运动在内的多种运动形式。由于运动形式的多变性、良好的地面适应性以及运动的稳定性等特点，蛇形机器人在许多领域都具有广泛的应用前景［１］。对如何实现蛇形机器人基本运动形式，国内外学者做了大量研究工作［２６］，但一般都是针对某一种运动形式提出一种控制函数，这就使控制蛇形机器人实现不同运动形式变的比较复杂。对于蛇形机器人特殊的攀爬运动来说，所做的研究工作还比较少［７１０］，进而限制了蛇形机器人在特殊环境下的应用。本文提出了一种结构形式简单，并可同时实现正交关节蛇形机器人蜿蜒运动、行波运动、侧向翻滚运动和螺旋攀爬运动等多种运动形式的控制函数。着重分析了螺旋攀爬运动中控制参数与螺旋半径之间的关系，并借助粒子群优化算进行控制参数优化，给出了它们之间的拟合函数。利用Ｗｅｂｏｔｓ仿真软件搭建了蛇形机器人桥梁缆索检测仿真平台，对所提的控制函数和螺旋攀爬运动进行仿真。

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