類人猿機器人雙足步行及步行方式動態(tài)轉(zhuǎn)換運動控制研究.pdf

1、為了解決仿人雙足步行機器人對于復雜地面環(huán)境的適應能力比較差，吳偉國教授于1999年提出了一種具有多種移動方式的類人猿機器人。與仿人雙足步行機器人相比，仿生于類人猿動物的類人猿機器人由于具有多種移動方式和步行方式轉(zhuǎn)換機能，對復雜地勢具有良好的環(huán)境適應性和移動靈活性，在未來的空間技術(shù)、國防、軍事等方面具有很大的應用潛力，其研究具有重要的實際意義。
　　本文是在仿人機器人步行理論的基礎(chǔ)上，對類人猿機器人“GoRoBoT”進行了雙足步行、

2、步行方式轉(zhuǎn)換和起立運動的研究。為了實現(xiàn)雙足穩(wěn)定動步行，本文采用了余弦可變ZMP(ZeroMomentPoint)運動軌跡。由基于可變ZMP和三維倒立擺的動力學原理，推導出了單腳支撐期內(nèi)和步行方式轉(zhuǎn)換期間機器人的質(zhì)心運動軌跡方程；并采用三次樣條曲線來保證機器人在雙腳支撐期質(zhì)心加速度的連續(xù)性，從而由規(guī)劃得到了光滑的質(zhì)心運動軌跡。在此基礎(chǔ)上，由逆運動學求解得到連續(xù)運動的各關(guān)節(jié)軌跡。
　　基于上述的理論，在仿真軟件ADAMS的環(huán)境下對類人

3、猿機器人“GoRoBoT”仿真實現(xiàn)了雙足前向穩(wěn)定動步行，雙足上下臺階，步行方式動態(tài)轉(zhuǎn)換過程，從而驗證了本文的步行樣本生成方法的正確性和合理性；通過仿真得到的關(guān)節(jié)力矩曲線、著地腳的地面反力曲線等仿真結(jié)果驗證了機器人步行和步行方式轉(zhuǎn)換的能力。
　　本文在分析類人猿機器人步行方式轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，通過力矩控制來進行起立運動控制研究，采取擺動雙臂來調(diào)整起立，運用試行錯誤的方法，獲得了在不同著地位置下的多組起立樣本及其控制參數(shù)，通過對成功樣本及