雙足機器人步行姿態(tài)跟蹤控制方法研究.pdf

1、雙足機器人步行姿態(tài)跟蹤控制是雙足機器人步行穩(wěn)定性的技術(shù)基礎(chǔ)。雙足機器人系統(tǒng)要求其系統(tǒng)狀態(tài)在運動過程中要具有比較好的收斂能力，因此所設(shè)計的控制律應(yīng)該具有快速的收斂性；由于雙足機器人結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、強耦合性，造成了無法建立非常精確的數(shù)學(xué)模型，因此需要對雙足機器人進行簡化處理，進而對簡化模型進行研究；由于雙足機器人系統(tǒng)本身及所在的環(huán)境中存在著很多無法確定的擾動因素，因此這就要求所采用的控制方法設(shè)計出的姿態(tài)跟蹤控制律應(yīng)該具有較強的魯棒性。本文針對

2、具有外擾的雙足機器人簡化模型的動力學(xué)模型的特點，利用終端滑模控制方法研究了雙足機器人步行姿態(tài)跟蹤控制的問題。
　　 首先，根據(jù)雙足機器人機構(gòu)特點，建立了能反映其動力學(xué)特性的簡化模型，利用Denavit-Hartenberg 矩陣法與廣義坐標(biāo)法，分別對雙足機器人的簡化模型進行了運動學(xué)建模，并利用拉格朗日動力學(xué)方程作用在基于廣義坐標(biāo)法的簡化連桿模型上，得到了一個便于姿態(tài)跟蹤控制研究的動力學(xué)模型，為雙足機器人姿態(tài)跟蹤控制的研究打下了理

3、論基礎(chǔ)；其次，基于ZMP 穩(wěn)定性理論，推導(dǎo)了雙足機器人多連桿模型的ZMP 點的計算公式，并給出了雙足機器人滿足穩(wěn)定步行的基本條件，為步態(tài)規(guī)劃和姿態(tài)跟蹤控制方法的研究提供了合理的理論依據(jù)；再次，通過幾何約束和加速度約束的方法，規(guī)劃了雙足機器人前向運動的周期步態(tài)，根據(jù)雙足機器人所滿足的約束條件，推導(dǎo)出了髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)，以及各關(guān)節(jié)角度的軌跡函數(shù)，并通過ZMP的軌跡情況，判斷了雙足機器人步行的穩(wěn)定性，最后通過matlab 數(shù)值仿真實驗，說明了所