仿人機器人步行控制研究.pdf

1、仿人步行機器人因其與其他多足機器人相比具有體積小、重量輕、動作靈活、迅速，而且更接近于人類步行的特點，加上他們對環(huán)境有最好的適應性，因此，對仿人機器人的研究有著廣泛的引用前景。為了使機器人在步行過程中有著良好的穩(wěn)定性，對其步行進行規(guī)劃和控制成為了研究的重點。本文在收集、整理和分析相關文獻資料的基礎上，以仿人機器人為研究對象，對仿人機器人的步態(tài)規(guī)劃和步行控制進行了研究。
　　 本文的研究工作主要包括以下內容：
　　 1.基

2、于髖關節(jié)參考步態(tài)的步態(tài)規(guī)劃及優(yōu)化
　　 先用基于倒立擺模型的方法規(guī)劃出機器人重心的運動軌跡，然后以重心軌跡函數(shù)為參考變量規(guī)劃踝關節(jié)的運動軌跡，在滿足幾何約束和物理結構的條件下，進而確定機器人膝關節(jié)的運動，至此步態(tài)規(guī)劃已完成。接著，分析了保證步行穩(wěn)定性的約束條件，然后根據(jù)仿人機器人在單步周期步行過程中運動的特點，構造了高次函數(shù)，并綜合步行特征得到了步態(tài)優(yōu)化的目標函數(shù)。最后，采用改進的遺傳算法優(yōu)化髖關節(jié)的軌跡參數(shù)，增大機器人步行的穩(wěn)

3、定裕量，仿真實現(xiàn)機器人的穩(wěn)定步行。
　　 2.基于內環(huán)模糊控制和外環(huán)手臂擺動的步行控制方法
　　 提出對機器人步行控制采用內環(huán)加外環(huán)控制的方法，其中內環(huán)控制采用模糊控制器調節(jié)，外環(huán)控制則采用基于手臂擺動的方法進行必要地力矩補償。先根據(jù)機器人各關節(jié)運動的約束條件制定模糊規(guī)則，設計出穩(wěn)定的模糊控制器，然后在Matlab和NAO機器人的仿真軟件上進行仿真實驗。接著又在Matlab下，分別對手臂擺動與不擺動對機器人的偏擺力矩的影