擬人機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃仿真研究.pdf

1、擬人步行機(jī)器人與輪式、爬行式和履帶式等移動(dòng)機(jī)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(yīng)性。而步態(tài)規(guī)劃是當(dāng)前影響擬人機(jī)器人技術(shù)進(jìn)步的重要課題之一，是成功和有效地實(shí)現(xiàn)擬人機(jī)器人穩(wěn)定步行的理論基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。在分析擬人機(jī)器人自由度配置的基礎(chǔ)上，運(yùn)用三維造型軟件建立機(jī)器人模型。從擬人機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性出發(fā)，對(duì)擬人機(jī)器人的穩(wěn)定性步態(tài)規(guī)劃進(jìn)行了研究，提出了運(yùn)用不同理論分段規(guī)劃?rùn)C(jī)器人步態(tài)的方法，得到運(yùn)動(dòng)軌跡。然后運(yùn)用虛擬樣機(jī)

2、仿真，進(jìn)一步提出了擬人機(jī)器人穩(wěn)定性控制策略和方法。 本文主要研究?jī)?nèi)容： 1）分析擬人步行過(guò)程中對(duì)自由度的要求，實(shí)現(xiàn)了擬人機(jī)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(jī)器人運(yùn)動(dòng)的三維模型，提出了擬人機(jī)器人的整體設(shè)計(jì)方案。 2.）建立了擬人機(jī)器人動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。運(yùn)用具有普遍性的方法推導(dǎo)得出了擬人機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型中各個(gè)剛體及其質(zhì)心的速度、加速度的正解。推導(dǎo)計(jì)算了單腳和雙腳支撐時(shí)的擬人機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型正解。

3、3）根據(jù)擬人機(jī)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(gè)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(dǎo)計(jì)算正常行走的步態(tài)軌跡規(guī)劃，給出空間的各個(gè)關(guān)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(yùn)用樣條插值方法規(guī)劃起步和止步步態(tài)。通過(guò)結(jié)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(jī)器人模型，基于圖形數(shù)據(jù)傳遞技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維造型向虛擬樣機(jī)ADAMS 模型的轉(zhuǎn)換，建立完整ADA