Nao仿人機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃及擾動(dòng)平衡控制研究.pdf

1、雙足機(jī)器人，是一種高度模擬人類雙腿行走功能的高級(jí)智能機(jī)器人，相比較于輪式和履帶式機(jī)器人，其對(duì)人類環(huán)境的適應(yīng)性更高.具有代替人類在危險(xiǎn)環(huán)境下進(jìn)行重復(fù)、高強(qiáng)度、高精度工作的潛力.然而，雙足機(jī)器人的步行系統(tǒng)是一個(gè)內(nèi)在的不穩(wěn)定系統(tǒng)，其動(dòng)力學(xué)特性非常復(fù)雜，具有多變量、強(qiáng)耦合、非線性和變結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使其本身就具有不穩(wěn)定性，又因?yàn)楫?dāng)雙足機(jī)器人在人類環(huán)境中運(yùn)動(dòng)時(shí)，還會(huì)不可避免的受到多種干擾，因此研究雙足機(jī)器人的步態(tài)控制和擾動(dòng)平衡具有重要意義.另外，雙足

2、步行技術(shù)的發(fā)展還會(huì)促進(jìn)動(dòng)力型假肢的研制.本文在Nao仿人機(jī)器人的平臺(tái)上研究雙足步行機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃及平衡控制，分析仿人機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃、動(dòng)態(tài)平衡控制及靜態(tài)平衡控制，進(jìn)一步為智能假肢控制和擾動(dòng)平衡方面的研究提供可靠依據(jù).
　　首先介紹了一種基于模型的雙足機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃方法，該模型根據(jù)機(jī)器人的質(zhì)量一般集中于上體，將倒立擺的桿和機(jī)器人的腿對(duì)應(yīng)，將雙足機(jī)器人踝關(guān)節(jié)的力矩驅(qū)動(dòng)看做是倒立擺的基底關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng).本文在詳細(xì)闡述線性倒立擺模型的原理以及規(guī)

3、劃步驟后，進(jìn)行了針對(duì)Nao機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃，并在Nao機(jī)器人平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了該方法的有效性.
　　其次，針對(duì)Nao仿人機(jī)器人的穩(wěn)定行走，提出了一種基于預(yù)觀控制理論的控制方法.結(jié)合機(jī)器人當(dāng)前的姿態(tài)信息和ZMP未來(lái)信息，設(shè)計(jì)出包含更多未來(lái)信息的預(yù)觀控制器對(duì)機(jī)器人行走進(jìn)行控制，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該控制方法可以使仿人機(jī)器人在行走過(guò)程中能夠更好地跟蹤實(shí)現(xiàn)既定的ZMP軌跡，行走更加穩(wěn)定.
　　最后，介紹了一種基于