雙足機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃研究.pdf

1、雙足機(jī)器人因其靈活的步行能力和類人的行為而具有廣泛的應(yīng)用前景,其步態(tài)的穩(wěn)定性己成為研究熱點(diǎn)。步態(tài)規(guī)劃是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定步行的基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)類人動(dòng)作的關(guān)鍵。本文在在收集、整理和分析相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,以雙足機(jī)器人為研究對象,借助RoboCup3D仿真平臺,對雙足機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃進(jìn)行研究。本文主要工作如下:
　　 1.采用三次樣條插值算法規(guī)劃步態(tài)。根據(jù)關(guān)鍵時(shí)刻主要關(guān)節(jié)的位姿,基于三次樣條插值算法,在滿足步行環(huán)境,幾何約束和物理結(jié)構(gòu)的條件

2、下,在徑向和側(cè)向平面中,分別規(guī)劃出踝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)在整個(gè)步行運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)的軌跡。再利用幾何關(guān)系通過雙平面的合成計(jì)算得到膝關(guān)節(jié)、腳掌等雙足機(jī)器人下肢主要部位的運(yùn)動(dòng)軌跡。
　　 2.利用粒子群算法對步態(tài)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,得到穩(wěn)定裕度大的平滑步態(tài)。首先分析了步態(tài)參數(shù)對步態(tài)穩(wěn)定性的影響,然后根據(jù)雙足機(jī)器人步行過程中單、雙足支撐期的特點(diǎn),分別構(gòu)造了穩(wěn)定裕度評估函數(shù),并綜合步行特征得到了步態(tài)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。最后采用粒子群算法優(yōu)化步態(tài)參數(shù),得到穩(wěn)定裕

3、度大的步態(tài)。
　　 3.在MATLAB環(huán)境中和RoboCup3D仿真平臺上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在MATLAB環(huán)境中規(guī)劃得到期望的雙足機(jī)器人各關(guān)節(jié)步行運(yùn)動(dòng)軌跡和穩(wěn)定裕度大的ZMP軌跡,能夠較好滿足雙足機(jī)器人穩(wěn)定性原則。然后,在RoboCup3D仿真平臺中,將已規(guī)劃好的步態(tài)應(yīng)用到仿真Nao機(jī)器人,通過統(tǒng)計(jì)仿真Nao機(jī)器人步行過程中的相關(guān)數(shù)據(jù),驗(yàn)證三次樣條插值規(guī)劃方法的有效性和粒子群步態(tài)優(yōu)化算法的優(yōu)越性。
　　 最后進(jìn)行了總結(jié),說明了本