雙足機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃與步態(tài)控制研究.pdf

1、雙足機(jī)器人是自然不穩(wěn)定的系統(tǒng)，需要研究者預(yù)先設(shè)計(jì)好穩(wěn)定性能較好的步態(tài)曲線，并進(jìn)行精密的控制才能保證機(jī)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(gè)問題，也取得了許多標(biāo)志性的成果，但是隨著機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、自由度越來越多，機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃和控制的難度日漸增加。因此對(duì)雙足機(jī)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(duì)上述兩個(gè)問題進(jìn)行了研究與學(xué)習(xí)，主要包括三個(gè)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(qiáng)線性倒立擺的步態(tài)規(guī)劃和基于零力矩點(diǎn)(Zero Moment Point，ZMP)與地面壓力中心(Center of Pressure，COP)的模糊在線補(bǔ)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(dòng)力學(xué)方程能夠規(guī)劃出雙足機(jī)器人的步態(tài)，本文在詳細(xì)闡述線性倒立擺模型的原理以及規(guī)劃步驟后，進(jìn)行了雙足步態(tài)規(guī)劃。為了驗(yàn)證規(guī)劃出來的步態(tài)數(shù)據(jù)，文章利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)上述步態(tài)進(jìn)行了仿真，

3、并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　本文的第二個(gè)部分主要闡述增強(qiáng)線性倒立擺的基本原理，并在前人的基礎(chǔ)上改進(jìn)了增強(qiáng)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(jìn)行了雙足步態(tài)規(guī)劃。同時(shí)，采用第一部分中用到的虛擬樣機(jī)進(jìn)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(jìn)行了分析，得出了線性倒立擺和增強(qiáng)線性倒立擺步態(tài)規(guī)劃的優(yōu)缺點(diǎn)和在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該注意的事項(xiàng)，從而有效地保證了步態(tài)數(shù)據(jù)的可行性和在實(shí)際應(yīng)用中的安全性。<