小型仿人機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、作為機(jī)器人領(lǐng)域最具有代表性的研究方向，雙足仿人機(jī)器人技術(shù)受到了國(guó)內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)和科研人員的青睞。它的研究水平在一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家高科技的綜合實(shí)力。穩(wěn)定步行理論是仿人機(jī)器人控制理論的核心，是實(shí)現(xiàn)其他控制任務(wù)的前提和條件，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，穩(wěn)定步行理論已經(jīng)日臻成熟。目前常用的步態(tài)規(guī)劃方法主要有:基于仿生運(yùn)動(dòng)學(xué)的步態(tài)規(guī)劃方法、基于模型的步態(tài)規(guī)劃方法、智能算法的步態(tài)規(guī)劃方法，以及步態(tài)優(yōu)化問題?；谶@些理論，科研人員研制了眾多可實(shí)現(xiàn)平面行

2、走、上下樓梯、倒下起立等功能的樣機(jī)，然而由于它的控制難度高、穩(wěn)定性差、對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)等特點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)效果并不理想。本課題提出了一種簡(jiǎn)單可行的步態(tài)規(guī)劃方法，并采用自主研發(fā)的小型仿人機(jī)器人進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該方法適用于具有相同腿部結(jié)構(gòu)的仿人機(jī)器人。
　　首先，本文簡(jiǎn)要介紹了自主研發(fā)的樣機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)。從自由度的配置、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和材料的選擇、驅(qū)動(dòng)器的選擇等方面進(jìn)行了分析，并展示了裝配實(shí)體和結(jié)構(gòu)尺寸。從控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、控制器的選擇與設(shè)計(jì)

3、、控制軟件的實(shí)現(xiàn)等方面進(jìn)行了分析，搭建了一個(gè)完整的硬件、軟件系統(tǒng)。
　　其次，本文對(duì)雙足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了分析。結(jié)合樣機(jī)的結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)特點(diǎn)，建立了樣機(jī)的連桿模型，利用設(shè)定的世界、局部坐標(biāo)系，對(duì)模型進(jìn)行了精確的數(shù)學(xué)描述。在講述機(jī)器人正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)理論的基礎(chǔ)上，分析其計(jì)算方法的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇并詳細(xì)介紹了基于樣機(jī)模型的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解析法。
　　然后，本文提出了一種基于ZMP穩(wěn)定性理論的優(yōu)化的步態(tài)規(guī)劃方法。結(jié)合樣機(jī)的參數(shù)特點(diǎn)，簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)控制模