擬人機器人的步態(tài)規(guī)劃仿真研究.pdf

1、擬人步行機器人與輪式、爬行式和履帶式等移動機器人相比，由于支撐腳離散，交替接觸地面，所以具有更好的環(huán)境適應性。而步態(tài)規(guī)劃是當前影響擬人機器人技術進步的重要課題之一，是成功和有效地實現(xiàn)擬人機器人穩(wěn)定步行的理論基礎和關鍵技術。在分析擬人機器人自由度配置的基礎上，運用三維造型軟件建立機器人模型。從擬人機器人運動學和動力學特性出發(fā)，對擬人機器人的穩(wěn)定性步態(tài)規(guī)劃進行了研究，提出了運用不同理論分段規(guī)劃機器人步態(tài)的方法，得到運動軌跡。然后運用虛擬樣機

2、仿真，進一步提出了擬人機器人穩(wěn)定性控制策略和方法。 本文主要研究內(nèi)容： 1）分析擬人步行過程中對自由度的要求，實現(xiàn)了擬人機器人腿部自由度的合理配置，據(jù)此建立了用于描述擬人機器人運動的三維模型，提出了擬人機器人的整體設計方案。 2.）建立了擬人機器人動力學和運動學模型。運用具有普遍性的方法推導得出了擬人機器人運動學模型中各個剛體及其質心的速度、加速度的正解。推導計算了單腳和雙腳支撐時的擬人機器人動力學模型正解。

3、3）根據(jù)擬人機器人步行的周期性和ZMP 原理，分析傳統(tǒng)的步態(tài)規(guī)劃算法，將步態(tài)規(guī)劃分成三個階段：起步、正常行走、止步。正常行走階段，采用倒立擺模型推導計算正常行走的步態(tài)軌跡規(guī)劃，給出空間的各個關節(jié)角的變化規(guī)律；起步和止步階段，從能量角度出發(fā)運用樣條插值方法規(guī)劃起步和止步步態(tài)。通過結合兩種方法得出完整的步態(tài)規(guī)劃軌跡。 4）在Pro/e 中建立機器人模型，基于圖形數(shù)據(jù)傳遞技術，實現(xiàn)三維造型向虛擬樣機ADAMS 模型的轉換，建立完整ADA