雙足機(jī)器人步行姿態(tài)跟蹤控制方法研究.pdf

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

2、具有外擾的雙足機(jī)器人簡(jiǎn)化模型的動(dòng)力學(xué)模型的特點(diǎn)，利用終端滑?？刂品椒ㄑ芯苛穗p足機(jī)器人步行姿態(tài)跟蹤控制的問(wèn)題。
　　 首先，根據(jù)雙足機(jī)器人機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，建立了能反映其動(dòng)力學(xué)特性的簡(jiǎn)化模型，利用Denavit-Hartenberg 矩陣法與廣義坐標(biāo)法，分別對(duì)雙足機(jī)器人的簡(jiǎn)化模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，并利用拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程作用在基于廣義坐標(biāo)法的簡(jiǎn)化連桿模型上，得到了一個(gè)便于姿態(tài)跟蹤控制研究的動(dòng)力學(xué)模型，為雙足機(jī)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(jī)器人多連桿模型的ZMP 點(diǎn)的計(jì)算公式，并給出了雙足機(jī)器人滿(mǎn)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(guò)幾何約束和加速度約束的方法，規(guī)劃了雙足機(jī)器人前向運(yùn)動(dòng)的周期步態(tài)，根據(jù)雙足機(jī)器人所滿(mǎn)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(guò)ZMP的軌跡情況，判斷了雙足機(jī)器人步行的穩(wěn)定性，最后通過(guò)matlab 數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明了所