雙足機(jī)器人步態(tài)與路徑規(guī)劃研究.pdf

1、雙足行走機(jī)器人具有人類行走的特征，相對(duì)其它移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)方式，雙足機(jī)器人行走時(shí)交替接觸地面，能夠通過選擇支撐點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境下的穩(wěn)定行走，靈活性好。進(jìn)行雙足機(jī)器人研究，具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　 步態(tài)與路徑規(guī)劃是雙足機(jī)器人研究領(lǐng)域的重要研究課題。本文對(duì)步態(tài)建模與規(guī)劃、行走路徑建模與規(guī)劃、機(jī)器人控制器設(shè)計(jì)、調(diào)試與試驗(yàn)等進(jìn)行了研究。具體內(nèi)容如下:
　　 以BIOLOID機(jī)器人組件為對(duì)象，建立了基于D-H法的12自

2、由度雙足機(jī)器人腿部數(shù)學(xué)模型;將解析法與數(shù)值算法相結(jié)合，獲得了機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解;通過設(shè)定初始參數(shù)，規(guī)劃了踝關(guān)節(jié)軌跡，提出了一種基于多項(xiàng)式插值的髖關(guān)節(jié)軌跡規(guī)劃方法，該方法通過調(diào)節(jié)單腿支撐期和雙腿支撐期的比例系數(shù)來調(diào)整機(jī)器人的直線行走時(shí)的步態(tài);通過對(duì)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)向角進(jìn)行多項(xiàng)式插值，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人轉(zhuǎn)向的步態(tài)規(guī)劃;建立了基于MATLAB和ADAMS的虛擬樣機(jī)模型并進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果表明了步態(tài)規(guī)劃的正確性。
　　 在已知靜態(tài)環(huán)境中，通過對(duì)環(huán)境

3、的抽象與表達(dá)，利用柵格法對(duì)機(jī)器人路徑規(guī)劃問題進(jìn)行建模;在分析蟻群算法和已有的改進(jìn)蟻群算法基礎(chǔ)上，提出了基于強(qiáng)化較優(yōu)解的改進(jìn)蟻群算法，并通過遺傳算法對(duì)相關(guān)參數(shù)的取值進(jìn)行優(yōu)化，使得算法在收斂速度和搜索全局性之間取得相對(duì)平衡;針對(duì)尋優(yōu)速度慢的問題，采用了在概率選擇函數(shù)中增加導(dǎo)向函數(shù)的方法;基于MATLAB的仿真結(jié)果表明了改進(jìn)蟻群算法的有效性。
　　 采用模塊化思想設(shè)計(jì)了機(jī)器人控制器，該控制器以ATmega128為核心，分為微控制器模塊