雙足機器人步態(tài)規(guī)劃與步態(tài)控制研究.pdf

1、雙足機器人是自然不穩(wěn)定的系統(tǒng)，需要研究者預(yù)先設(shè)計好穩(wěn)定性能較好的步態(tài)曲線，并進行精密的控制才能保證機器人穩(wěn)定地行走。多年來，許多學(xué)者提出了一系列的模型與算法來解決上述兩個問題，也取得了許多標志性的成果，但是隨著機器人的機械結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、自由度越來越多，機器人的步態(tài)規(guī)劃和控制的難度日漸增加。因此對雙足機器人的步態(tài)規(guī)劃以及步態(tài)控制的研究就顯得十分重要。本文正是針對上述兩個問題進行了研究與學(xué)習，主要包括三個方面的內(nèi)容，分別是基于線性倒立擺的

2、步態(tài)規(guī)劃、基于增強線性倒立擺的步態(tài)規(guī)劃和基于零力矩點(Zero Moment Point，ZMP)與地面壓力中心(Center of Pressure，COP)的模糊在線補償。
　　本文首先介紹了由日本學(xué)者提出的線性倒立擺模型，該模型是一種理想模型，利用其動力學(xué)方程能夠規(guī)劃出雙足機器人的步態(tài)，本文在詳細闡述線性倒立擺模型的原理以及規(guī)劃步驟后，進行了雙足步態(tài)規(guī)劃。為了驗證規(guī)劃出來的步態(tài)數(shù)據(jù)，文章利用虛擬樣機技術(shù)對上述步態(tài)進行了仿真，

3、并對結(jié)果進行了分析。
　　本文的第二個部分主要闡述增強線性倒立擺的基本原理，并在前人的基礎(chǔ)上改進了增強線性倒立擺的適應(yīng)度方程，得到一種更加適用于離線步態(tài)規(guī)劃的方法，并利用這種方法進行了雙足步態(tài)規(guī)劃。同時，采用第一部分中用到的虛擬樣機進行了仿真，并且就以上兩種步態(tài)的穩(wěn)定性、連續(xù)性和擬人性進行了分析，得出了線性倒立擺和增強線性倒立擺步態(tài)規(guī)劃的優(yōu)缺點和在實際應(yīng)用中應(yīng)該注意的事項，從而有效地保證了步態(tài)數(shù)據(jù)的可行性和在實際應(yīng)用中的安全性。<