雙足機器人步態(tài)與路徑規(guī)劃研究.pdf

1、雙足行走機器人具有人類行走的特征，相對其它移動機器人的移動方式，雙足機器人行走時交替接觸地面，能夠通過選擇支撐點，實現(xiàn)不同環(huán)境下的穩(wěn)定行走，靈活性好。進行雙足機器人研究，具有重要的學術意義和應用價值。
　　 步態(tài)與路徑規(guī)劃是雙足機器人研究領域的重要研究課題。本文對步態(tài)建模與規(guī)劃、行走路徑建模與規(guī)劃、機器人控制器設計、調(diào)試與試驗等進行了研究。具體內(nèi)容如下:
　　 以BIOLOID機器人組件為對象，建立了基于D-H法的12自

2、由度雙足機器人腿部數(shù)學模型;將解析法與數(shù)值算法相結合，獲得了機器人逆運動學解;通過設定初始參數(shù)，規(guī)劃了踝關節(jié)軌跡，提出了一種基于多項式插值的髖關節(jié)軌跡規(guī)劃方法，該方法通過調(diào)節(jié)單腿支撐期和雙腿支撐期的比例系數(shù)來調(diào)整機器人的直線行走時的步態(tài);通過對關節(jié)轉向角進行多項式插值，實現(xiàn)了機器人轉向的步態(tài)規(guī)劃;建立了基于MATLAB和ADAMS的虛擬樣機模型并進行了仿真分析，仿真結果表明了步態(tài)規(guī)劃的正確性。
　　 在已知靜態(tài)環(huán)境中，通過對環(huán)境

3、的抽象與表達，利用柵格法對機器人路徑規(guī)劃問題進行建模;在分析蟻群算法和已有的改進蟻群算法基礎上，提出了基于強化較優(yōu)解的改進蟻群算法，并通過遺傳算法對相關參數(shù)的取值進行優(yōu)化，使得算法在收斂速度和搜索全局性之間取得相對平衡;針對尋優(yōu)速度慢的問題，采用了在概率選擇函數(shù)中增加導向函數(shù)的方法;基于MATLAB的仿真結果表明了改進蟻群算法的有效性。
　　 采用模塊化思想設計了機器人控制器，該控制器以ATmega128為核心，分為微控制器模塊