類人猿機器人復(fù)雜地況條件下四足動步行基礎(chǔ)研究.pdf

1、由于腿式機器人對環(huán)境有較強的適應(yīng)性，可應(yīng)用于科學(xué)考察、國防、空間探索等諸多領(lǐng)域，近些年來，仿人雙足步行機器人和仿生四足步行機器人一直是機器人領(lǐng)域非常熱門的研究對象。雖然研究者們對兩足機器人的動步行和四足機器人的靜步行都有了非常深入的研究，但對四足機器人的動步行—特別是野外和不平坦路面等復(fù)雜地況下的動步行研究還很少。鑒于四足機器人靜步行難以適應(yīng)野外和不平坦路面等復(fù)雜地況，本文研究復(fù)雜地況條件下類人猿機器人四足動步行具有很重要的意義。

2、>　　為了實現(xiàn)四足機器人在復(fù)雜地況下的穩(wěn)定動步行，身體和腿部的軌跡規(guī)劃及相應(yīng)的姿態(tài)控制對研究起著決定性作用。由于機器人的腿系統(tǒng)和三維倒立擺模型有著相似的動力學(xué)特征，模型的支撐點就是機器人的零力矩點ZMP，另外零力矩點ZMP和重心COG之間存在著動態(tài)關(guān)系，本文采用基于可變ZMP的三維倒立擺動力學(xué)原理來對類人猿機器人進行質(zhì)心軌跡生成。首先，通過對復(fù)雜地況進行分類統(tǒng)一描述，提出了一套通用的越障軌跡規(guī)劃方法，結(jié)合復(fù)雜地況下障礙的位置和形狀，規(guī)劃

3、了機器人連續(xù)的踝關(guān)節(jié)軌跡。然后，提出了一種新的支撐區(qū)域選取方法，采用了按余弦規(guī)律變化的ZMP運動軌跡；為了維持機器人行走時重心高度不變，采用了一套有效的質(zhì)心高度保持方法；基于三維倒立擺模型，推導(dǎo)了機器人三腳支撐期質(zhì)心運動軌跡方程；采用三次樣條曲線插值規(guī)劃了四足支撐期加速度連續(xù)的質(zhì)心運動軌跡。最后，通過編程計算生成了類人猿機器人復(fù)雜地況下四足動步行樣本，在仿真軟件ADAMS的虛擬環(huán)境下，根據(jù)實際的類人猿機器人和實際地面狀況建立了三維虛擬樣