雙足機器人步行姿態(tài)跟蹤控制方法研究.pdf

1、雙足機器人步行姿態(tài)跟蹤控制是雙足機器人步行穩(wěn)定性的技術(shù)基礎(chǔ)。雙足機器人系統(tǒng)要求其系統(tǒng)狀態(tài)在運動過程中要具有比較好的收斂能力，因此所設(shè)計的控制律應(yīng)該具有快速的收斂性；由于雙足機器人結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、強耦合性，造成了無法建立非常精確的數(shù)學模型，因此需要對雙足機器人進行簡化處理，進而對簡化模型進行研究；由于雙足機器人系統(tǒng)本身及所在的環(huán)境中存在著很多無法確定的擾動因素，因此這就要求所采用的控制方法設(shè)計出的姿態(tài)跟蹤控制律應(yīng)該具有較強的魯棒性。本文針對

2、具有外擾的雙足機器人簡化模型的動力學模型的特點，利用終端滑模控制方法研究了雙足機器人步行姿態(tài)跟蹤控制的問題。
　　 首先，根據(jù)雙足機器人機構(gòu)特點，建立了能反映其動力學特性的簡化模型，利用Denavit-Hartenberg 矩陣法與廣義坐標法，分別對雙足機器人的簡化模型進行了運動學建模，并利用拉格朗日動力學方程作用在基于廣義坐標法的簡化連桿模型上，得到了一個便于姿態(tài)跟蹤控制研究的動力學模型，為雙足機器人姿態(tài)跟蹤控制的研究打下了理

3、論基礎(chǔ)；其次，基于ZMP 穩(wěn)定性理論，推導(dǎo)了雙足機器人多連桿模型的ZMP 點的計算公式，并給出了雙足機器人滿足穩(wěn)定步行的基本條件，為步態(tài)規(guī)劃和姿態(tài)跟蹤控制方法的研究提供了合理的理論依據(jù)；再次，通過幾何約束和加速度約束的方法，規(guī)劃了雙足機器人前向運動的周期步態(tài)，根據(jù)雙足機器人所滿足的約束條件，推導(dǎo)出了髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)，以及各關(guān)節(jié)角度的軌跡函數(shù)，并通過ZMP的軌跡情況，判斷了雙足機器人步行的穩(wěn)定性，最后通過matlab 數(shù)值仿真實驗，說明了所