【硕士论文】两栖多足机器人通讯定位及相关技术研究.pdf

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要本论文来源于国家自然科学基金项目“两栖仿生机器蟹基础技术研究一。以建立一个对复杂地形高度适应、性能可靠、并具有两栖环境下活动能力的小型移动机器人平台为目标，对两栖仿多足机器人的机械结构、基于DSP的控制系统、水陆两栖环境下通讯及定位系统、定位算法和相关硬件设计方面做了以下研究：首先，作者对国内外多足步行仿生机器人的研究情况进行了分析，尤其是多足机器人的机械结构进行研究，根据两栖多足机器人工作环境的需要，从仿生设计思想出发，对机器人进行合理的自由度布置。设计出具有姿态可变、适应水下环境能力强、电机布置结构紧凑的两栖多足机器人机械样机。、针对此

2、机器人的两栖工作环境，提出了两栖多足机器人的总体通讯技术方案，并分别对陆地及水下两种环境的通讯技术进行研究，分析了常见的陆地及水下通讯技术的优缺点，得出适用于两栖多足机器人的无线及水声通讯技术，并提出了相应算法。从机器人的特点出发，结合分层递阶控制思想，进行了基于TMS320F2812的通讯系统模块硬件设计，CAN总线接口模块的软硬件设计，GPS信号接收系统的软硬件设计等，对系统中的其它模块也作了相应的研究。研究了多足机器人的定位技术，提出了基于GPS的绝对定位技术和基于码盘的陆地相对定位技术相结合的总体定位方案。并对水下水声通讯技术进行研究，分别提出了针对GPS信号处

3、理和水声定位的相应算法。设计出基本的软硬件结构。关键词：两栖多足机器人：水声通讯；绝对定位；相对定位；超声波测距哈尔滨工程大学硕+学位论文AbstractTheresearchissupportedbyprojectof‘BiologicallyInspiredCrab—likedAmphibiousRobotStudy’whichisfundedbyNSFC(NationalNaturalScienceFoundationofChina)．Inordertoestablishasmall·sizedmobilerobotwhichishighlyadapttocomp

4、lexterrain，highlyreliableandcapableofmodnginamphibiousenvironment,theresearchesonmechanicalstructure，controlsystembasedonDSP,amphibiouscommunicationandpositionsystem，positionalgorithmandrelatedhardware。designarepresentedinthedissertation．Thesestudiesarcpresentedasfollows．Firstly,thispape

5、ranalysestheresearchofmulti-leggedbionicrobotsathomeandaboard，whichprimarilyfocusesonthemechanicaldesign．Accordingtotheworkenvironment，theDOFsoftherobotaledesignedappropriatelybasedonthetheoryofbionicdesign．Themechanicalstructureismadeoutwhichensurcsthetransformablegesture，strongunderwat

6、eradaptabilityandcompactmotorarrangementoftherobot．Consideringitsamphibiousworkingenvironment，thegeneralcommunicationschemeoftheamphibiousmulti—leggedrobotisprovided，inwhichterrestrialandsubmarinec呷municationtechnologiesarediscussed．Afteranalyzingthemeritsanddrawbacksofallkindsofterrestr

7、ialandsubmarinecommunicationtechnologies，allappropriatecommunicationsystemisprovidedfortherobotaswellascorrespondingalgorithms．Combiningthefeaturesoftherobotandmultilevelhierarchicalcontroltheory,thecontrolsystemincludingcommunicationmodulebasedonTMS320F28l2，hardwareandso