擬人機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃原理與方法研究.pdf

1、隨著時(shí)代的發(fā)展，擬人機(jī)器人的研究倍受關(guān)注，已經(jīng)為智能仿真機(jī)器人里最受矚目的研究熱點(diǎn)之一。雙足直立行走機(jī)器人的步態(tài)研究是擬人機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)與重點(diǎn)，而對(duì)于擬人機(jī)器人的攜帶有限能量特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，能夠節(jié)省能量消耗成了步態(tài)研究的一個(gè)重要內(nèi)容。 本文提出了一種基于平均功率、平均功率偏差、平均力矩?fù)p耗三個(gè)能耗指標(biāo)對(duì)擬人機(jī)器人步態(tài)進(jìn)行優(yōu)化的方法。論文以這種方法為主線，以擬人機(jī)器人的三種步態(tài)為研究對(duì)象進(jìn)行了如下工作與分析： 首先以一般情況下

2、的擬人機(jī)器人步行步態(tài)為研究對(duì)象，規(guī)劃步行步態(tài)，基于拉格朗日方程推導(dǎo)各個(gè)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算公式，基于能耗優(yōu)化方法建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，使用matlab進(jìn)行優(yōu)化，得到一組擬人機(jī)器人的步態(tài)參數(shù)最優(yōu)解，最后分析得出擬人機(jī)器人各個(gè)步態(tài)參數(shù)與擬人機(jī)器人步行能量消耗之間的關(guān)系。 其次以擬人機(jī)器人攀登障礙為研究對(duì)象，引進(jìn)機(jī)器人步態(tài)的ZMP(ZeroMoment Point)穩(wěn)定判別方法，以能量消耗和ZMP穩(wěn)定步態(tài)為指標(biāo)，建立步態(tài)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，以擬

3、人機(jī)器人對(duì)未知環(huán)境做出應(yīng)變?yōu)橐螅诟倪M(jìn)了的BP(BackPropagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使用兩種的優(yōu)化算法進(jìn)行比較，對(duì)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的步態(tài)規(guī)劃方法進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 最后以擬人機(jī)器人的跑步步態(tài)為研究對(duì)象，基于單腿彈跳和雙腿彈跳的動(dòng)力學(xué)模型，發(fā)展了有角度腿前向彈跳動(dòng)力學(xué)模型，解決動(dòng)力學(xué)模型建立的方法。提出了正弦—拋物線方法規(guī)劃擬人機(jī)器人特殊的跑步步態(tài)。以能量消耗和ZMP穩(wěn)定步態(tài)為指標(biāo)，建立目標(biāo)函數(shù)，對(duì)規(guī)劃出來(lái)的步態(tài)進(jìn)行優(yōu)化。得出結(jié)果與未