雙足機器人行走穩(wěn)定性控制方法與實驗研究.pdf

1、雙足機器人是融合了機械、控制、計算機、材料等多學(xué)科技術(shù)的一個載體，是仿生學(xué)的一個典型例子，它高度的匯集了各相關(guān)學(xué)科的前沿技術(shù)，并將其有機的結(jié)合在一起。數(shù)十年來，人們對其研究的熱情絲毫不減，不僅是因為他能夠代表研究者的科研實力與理論水平，而且在對其研究的過程中也積極推動了相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。雙足機器人在軍事、醫(yī)療和服務(wù)領(lǐng)域都有著廣闊的前景。
　　 本文研究了雙足機器人行走穩(wěn)定性的控制方法并對其進(jìn)行了實驗研究，主要包括雙足機器人步態(tài)穩(wěn)定

2、性判據(jù)，步態(tài)穩(wěn)定性檢測系統(tǒng)，步態(tài)穩(wěn)定性控制策略等。分析了雙足機器人零力矩點ZMP與壓力中心點COP之間的相互關(guān)系，建立了COP檢測原理，并從原理上推導(dǎo)證明了在機器人足底與地面無粘性力和無吸附力的情況下，機器人的COP與ZMP位置相同。所以提出了通過檢測COP位置，從而獲得ZMP位置的檢測方法，并結(jié)合機器人ZMP和機器人重心點COG，獲得了雙足機器人步態(tài)穩(wěn)定性判據(jù)。
　　 設(shè)計并調(diào)試了基于PC和Turbo PMAC PCI的雙足機

3、器人步態(tài)穩(wěn)定性檢測及控制系統(tǒng)，分層闡述了檢測系統(tǒng)的硬件組成及控制軟件，分析了該系統(tǒng)的硬件性能和相應(yīng)的軟件實現(xiàn)方法。結(jié)合仿生的步態(tài)控制方法及人在行走時ZMP平穩(wěn)移動的特性，提出了基于移動可伸縮三維倒立擺模型的雙足機器人步態(tài)控制策略。通過ZMP點在有效穩(wěn)定范圍內(nèi)的調(diào)整，對足部的踝關(guān)節(jié)和足趾關(guān)節(jié)進(jìn)行力矩限定，同時將伸縮桿的驅(qū)動力作為實際多桿模型下各關(guān)節(jié)驅(qū)動補償力矩，實現(xiàn)了步態(tài)補償控制。在雙足機器人HEUBR_l物理樣機的實驗平臺上，完成了機器