基于足部感知系統(tǒng)雙足仿人機(jī)器人穩(wěn)定性方法的研究.pdf

1、隨著科技的騰飛,機(jī)器人開始在世界大舞臺上展露拳腳,機(jī)器人技術(shù)也滲透到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。其中雙足仿人機(jī)器人以其特有的魅力,受到大家的青睞。雙足仿人機(jī)器人模仿人的行走方式,特別適合在以后的生后和工作中,同人們一起友好協(xié)作地完成任務(wù)。仿人機(jī)器人的步態(tài)研究,已成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn),不僅具有很高的學(xué)術(shù)意義,而且具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用價(jià)值。足部是機(jī)器人唯一與地面接觸并發(fā)生相互作用的,其獲取的地面信息是實(shí)現(xiàn)仿人機(jī)器人穩(wěn)定行走的關(guān)鍵。本課題旨將雙足仿人機(jī)

2、器人結(jié)合足部感知系統(tǒng),通過對機(jī)器人進(jìn)行姿態(tài)控制,優(yōu)化重心軌跡,使其實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定步行。
　　首先,根據(jù)構(gòu)型方式和自由度配置的分析,結(jié)合人體特征設(shè)計(jì)出尺寸比例接近于人體的機(jī)械本體。選用STM32F103RC作為控制芯片,并設(shè)計(jì)出了控制板,通過一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證控制板的可靠性和穩(wěn)定性,并且控制板的功能完全滿足我們的控制要求,完成了對機(jī)器人的運(yùn)動控制。
　　其次,通過正運(yùn)動學(xué)分析和逆運(yùn)動學(xué)分析構(gòu)造出了機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型,合理選擇步態(tài)并提供ZM

3、P穩(wěn)定判據(jù)。分析靜態(tài)步行中關(guān)鍵姿態(tài)與腳部受力的關(guān)系,并將ZMP穩(wěn)定判據(jù)應(yīng)用到步行過程中。
　　然后,提出了基于穩(wěn)定判據(jù)的姿態(tài)控制方法,該姿態(tài)控制方法的思想是通過分析步行中各個(gè)姿態(tài)與腳部受力的關(guān)系,應(yīng)用ZMP穩(wěn)定判據(jù),結(jié)合足部感知系統(tǒng)獲取的腳部力覺反饋信息,對機(jī)器人ZMP的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)測量,調(diào)整機(jī)器人的姿態(tài),達(dá)到對靜態(tài)步行中仿人機(jī)器人的閉環(huán)控制,增強(qiáng)步行的穩(wěn)定性。并且對機(jī)器人的足部感知系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),完成了對傳感器的選型、控制電路設(shè)