三关节单杠体操机器人的摆起倒立控制——基于动觉智能图式的仿人智能控制在复杂运动控制中的应用

摘要

随着机器人技术的发展，仿生、仿人机器人的研究正受到学者们越来越多的普遍关注。本文的主题就是模仿体操运动员在单杠上的运动技巧和动觉智能对单杠体操机器人的运动控制进行研究。 单杠体操机器人是欠驱动多输入多输出复杂系统的典型例子。其摆起倒立动作运动范围大，具有高度的复杂性和非线性，可以很好的检验控制理论和控制方法在非线性、欠驱动、多变量复杂系统控制上的有效性。 本文给出了关节力矩和旋转角度受限的三关节单杠体操机器人的物理模型和数学描述，建立了它的仿真模型，探讨了该系统的运动控制特1生。通过分析体操运动员在单杠上的上杠动作，设计了一套体操机器人的摆起倒立动作。在基于动觉智能图式的仿人智能控制理论指导下，将摆起倒立运动动作划分为六个阶段，并建立了划分阶段的边界条件即时序规划图式。并且进行了动觉智能图式群的内部结构分析，设计了体操机器人的动觉智能总图式。继而完成了摆起倒立动作六个阶段控制策略的具体设计，并通过仿真证明了该控制策略行之有效。最后把此方法通过动觉智能图式运算，成功扩展到大回环和曲腿小回环等杠上运动的控制中。 通过本课题，证明将图式理论与仿人智能控制理论相结合，是解决这一类复杂系统控制问题的一种新的、有效的思路。

目录

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1 绪论

2 三关节单杠体操机器人的动力学模型

3 基于动觉智能图式的仿人智能控制

4时序规划图式及动觉智能图式群内部结构分析

5 动觉智能图式群具体实现及仿真结果

6 动觉智能图式的运算及单杠体操机器人杠上动作的扩展

7 结论

致谢

参考文献

附录