仿人機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃和穩(wěn)定性控制研究.pdf

1、控制論的誕生以及電子行業(yè)的高速發(fā)展，為機(jī)器人的產(chǎn)生創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的條件，仿人機(jī)器人也從人類很早的傳說變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，仿人機(jī)器人誕生三十多年來，已經(jīng)形成了自己的一套獨(dú)特的理論，集機(jī)械電子信息及控制論為一體，構(gòu)成了一個(gè)多學(xué)科交叉領(lǐng)域。
　　仿人機(jī)器人的研究是未來很有潛力的一個(gè)研究方向，可以用于服務(wù)業(yè)、娛樂業(yè)、醫(yī)療輔助、安全保障、行走助力、軍用輔助設(shè)備等各行各業(yè)，能夠很好地代替人類完成部分體力和腦力勞動(dòng)。由于仿人機(jī)器人與人有很多相似之處，所以

2、能適應(yīng)人類生活環(huán)境，成為人生活的一部分。
　　仿人機(jī)器人的研究有控制、步態(tài)規(guī)劃、機(jī)構(gòu)優(yōu)化等方面，本文以研究步態(tài)規(guī)劃為重點(diǎn)，也進(jìn)行了機(jī)器人控制的初步研究。本文用Webots和Matlab作為仿真工具，進(jìn)行了靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和控制算法的仿真。
　　本文一二章介紹了仿人機(jī)器人的發(fā)展概況和機(jī)器人的基礎(chǔ)理論，推導(dǎo)了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)公式，分別基于簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)模型和精確動(dòng)力學(xué)模型得出了ZMP與質(zhì)心的聯(lián)系;在第三章，本文規(guī)劃了機(jī)器人靜態(tài)行走的

3、步態(tài)，而后分別基于ZMP用數(shù)值方法和解析方法進(jìn)行了動(dòng)態(tài)步態(tài)規(guī)劃，用MATLAB結(jié)合Webots進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了規(guī)劃的有效性。
　　在第四章，基于簡(jiǎn)化的動(dòng)力學(xué)模型即線性倒立擺模型，建立了狀態(tài)空間表達(dá)式，設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋，用極點(diǎn)配置法得出了各狀態(tài)變量的反饋增益，將質(zhì)心加速度離散化得出了步態(tài)在線補(bǔ)償?shù)乃惴?，該算法通過微調(diào)軀干位置來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)質(zhì)心加速度的目的，進(jìn)而調(diào)節(jié)ZMP位置。通過Webots仿真，驗(yàn)證了該穩(wěn)定器能～定程度上提高機(jī)器人的動(dòng)態(tài)