基于UMAC的六足机器人控制系统设计.pdfVIP

自动化技术与应用》2011年第30卷第11期 工 业控 制 与应 用 ndustryControlandApplications 基于UMAC的六足机器人控制系统设计★ 尤 波，刘鹏飞，许家忠 (哈尔滨理工大学 自动化学院，黑龙江 哈尔滨 l50080) 摘 要：六足机器人随着任务的复杂程度不断提高，自由度也不断增多，使其控制结构也越来越复杂，给工程实现带来很大的困难。本 文以中枢模式发生器(CPG)原理为基础，IPC+UMAC多轴运动控制器为核心，采用分级分布式控制结构设计六足机器人控制 系统。控制系统包括6个CPG单元，每个CPG单元的输出信号控制机器人单腿的三个关节。通过CPG单元之间的相位延迟 来实现机器人的步态切换，改变单个CPG单元的相位和幅值来控制单腿三个关节的转角轨迹，最终实现六足机器人多自由度 的协调运动。 关键词：六足机器人；中枢模式发生器(CPG)；UMAc 中图分类号：TP242．6 文献标识码 ：A 文章编号：t003—724t(201i)i卜0026-05 DesignOntheControlSystem ofHexapodRobotBaseOnUmac YOUBe，LIUPeng—fei，XUJia—zhong (CollegeofAutomation，HarbinUnivemityofScienceandTechnology,Harbin150080China) Abstract：Withtheincreasingcomplexityofhtetask，hexapodrobotjointsarealsoincreasing，makesitscontrolstructuremoreand morecomplicated，andverydifficulttorealize．Thispaperdevelopsacontrolsystem ofhexapodrobotbasedoncentral patterngenerator(CPG)，whichhasthehierarchicalanddistributedcontrolstructure．Theindustrialcomputerand UMACfUniversalMotionandAutomationController)arethecoreofthecontrolsystem．Threejointsofeachlegrae controlledbyoutputsignaloftheCPGunit．Thesystem includes6CPGunit．ThroughthephasedelayamongCPGunits toswitchthegaitofrobot，bymeansofchangephaseandamplitudeofsingleCPGunittocontroljointangleofsingleleg． Finallyitrealizethecoordinationmovementofhexapodrobotwhichhasmultipledegreesoffreedom． Keywords：hexapodrobot；centralpatterngenerator(CPG)；UMAC 1 引言 其本身的运动稳定性更好，承载能力更强。然而六足机 随着仿生机器人技术的不断发展，各种功能机器人 器人由于关节 自由度繁多进而增加了控制系统的复杂 协助人类完成了物资运输、灾难营救、星球探索等特殊 性。设计一个适应性强、灵活性好、智能性高，且能够 环境下的多项高危险任务，在科技探索的过程中起到至 实现多 自由度协调运动的控制系统是六足机器人主要 关重要的作用。多足步行机器人在机器人应用领域中 解决的关键技术[2,31。 以较强的承载能力、稳定的行走特性和 良好的非结构 本文根据六足机器人机械