[发明专利]欠驱动双足步行机器人实时仿真系统

权利要求书

1.一种欠驱动双足步行机器人实时仿真系统，其特征是：包括实时控制平台、联合仿 真平台和机电一体化系统仿真平台；所述的实时控制平台的控制对象是实体机器人，分为数 据采集模块、硬件驱动模块、OpenGL图形显示模块、实时控制算法模块、人机界面模块、 数据导入导出模块、联合仿真接口模块；所述的联合仿真平台包括联合仿真控制模块、数据 处理模块；所述的机电一体化系统仿真平台包括控制器仿真模块、虚拟样机仿真模块；组成 上述3个平台的各个模块的功能及模块相互之间交互而作用如下：

(1)所述实时控制平台的人机界面模块，实现对实体机器人实时控制的人机交互，操 作员通过这个模块对整个系统进行操作，输入控制需求、工作条件及启停控制；

(2)所述实时控制平台的数据采集模块，实现对实体机器人传感器数据的获取；

(3)所述实时控制平台的OpenGL图形显示模块，实现对实体机器人运动状态的同步 映射，以及对导入的步态数据的运动仿真，利用数据采集模块获取的各传感器数据，计算出 机器人的姿态，也可以利用数据导入导出模块导入以前的姿态数据，显示机器人的三维图形；

(4)所述实时控制平台的实时控制算法模块，实现对实体机器人的实时控制算法设计；

(5)所述实时控制平台的硬件驱动模块，实现对实体机器人运动执行器的驱动；

(6)所述实时控制平台的数据导入导出模块，实现系统实时控制平台部分数据的导入 和导出；

(7)所述实时控制平台的联合仿真接口模块，实现实时控制平台与联合仿真平台之间 的连接，模块(1)～(7)是实时控制平台的组成模块，其中联合仿真接口模块实现与联合 仿真平台的数据交换；

(8)所述联合仿真平台的联合仿真控制模块，实现对机器人联合仿真的人机交互控制 及各种操作；

(9)所述联合仿真平台的数据处理模块，实现对联合仿真数据处理及绘图显示；

(10)所述机电一体化系统仿真平台的虚拟样机仿真模块，实现对机器人机械结构和动 力学特性的仿真；

(11)所述机电一体化系统仿真平台的控制器仿真模块，实现对机器人控制器的仿真，

实时控制通过实体机器人系统和实时控制平台来实现，其中，控制器为实时控制算法模 块；仿真试验通过联合仿真平台和机电一体化系统仿真平台来实现，控制对象是虚拟样机仿 真模块，控制器是控制器仿真模块，软件有数据传输链路层，各模块之间通过数据交互完成 仿真功能。

2.根据权利要求1所述的欠驱动双足步行机器人实时仿真系统，其特征是：所述实时 控制平台的数据采集模块和数据导入导出模块，在实时控制过程中记录了实时控制算法执行 的时间、参数信息，记录基本设置，还能装载系统设置、导入数据，使用链表技术，对数量 不确定的实验采集的数据进行动态管理及保存，并通过指针对链表数据进行访问，使不同的 控制算法在形式上具有相同的输入、输出数据格式，为仿真系统的数据传输提供技术支持； 数据采集模块直接与实体机器人系统相连，直接读取编码器传感器信号、接近开关传感器信 号，而数据导入导出模块较独立，只将需要的试验数据保存为需要的文件，包括数据文件、 系统配置文件。

3.根据权利要求1所述的欠驱动双足步行机器人实时仿真系统，其特征是：所述实时 控制平台的实时控制算法模块，在结构上采用可添加和方便读取的算法实现机制，称为算法 容器，方便修改和添加核心控制算法，运行时只需在操作界面选择想要的控制算法，还能调 用额外的算法动态链接库，实时控制算法模块的输入量来自于数据采集模块。