关键词：ANSYS;;Simulink;;机械狗;;仿生运动控制
摘 要：最近几年来,仿生机械狗的发展不断受到关注,因为他在抗震救灾、山地抢险、科学研究、军事运输等危险领域不断地创造了辉煌的成绩,这都得益于其高效的周围地理适应性、较高的物资承载能力、分散式的落地点等都展现出其广阔的应用前景,所以各个国家、高校等科研机构都在不断地增加在这一领域的投入,但同时对仿生机械狗的运动控制的算法实时性、鲁棒性、准确性等性能提出了越来越苛刻的需求。本文主要内容如下,具体如下所示:1、首先对国内、外仿生机械狗的现状进行分析研究,设计并研究了仿生机械狗的总体研究方案。2、建立仿生机械狗的Solidworks几何模型并生成ANSYS有限元模型以对机械狗各关节的应力应变进行有限元分析。3、建立仿生机械狗运动控制系统的正运动学方程、逆运动学方程、动力学方程及位置控制框图。4、利用Simulink/Simscape搭建仿生机械狗控制系统的整体仿真模型,并根据仿真波形结果进行控制的稳定性研究,如根据质心坐标在x,y,z轴的位移等进行分析。5、分别对运动控制系统的硬件和软件进行设计,硬件系统包括电源模块、电流采样模块等,其中软件应用层采用Model Based Design的方式进行开发,也就是基于模型的开发方式,并利用Embedded Coder进行自动代码生成,然后与底层集成,主控芯片采用的是飞思卡尔的ZVM系列。6、研究并设计了CAN总线的数据传输方案,并在CAN总线的基础上基于UDS设计开发了Bootloader进行数据更新。7、最后利用静态代码检查工具PolySpace进行代码规范及安全性的检查,使得最终代码质量得到保证。经过仿真实验,本文所设计的仿生运动控制系统鲁棒性较强,可实现仿生机械狗的运动爬行步态控制,并分别进行控制系统的硬件和软件模块设计。
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