基于雙足機(jī)器人的步行研究.pdf

1、雙足機(jī)器人的研究始于二十世紀(jì)六十年代末，其仿人的外形和步行運(yùn)動(dòng)方式，以及廣泛應(yīng)用的社會(huì)前景，促進(jìn)了多學(xué)科的融合和進(jìn)步。雖然針對(duì)雙足機(jī)器人的研究只有四十多年的歷史，但是在該領(lǐng)域的進(jìn)展非常之迅速，目前已經(jīng)成為機(jī)器人研究的焦點(diǎn)之一。 本文針對(duì)雙足步行機(jī)器人具有高階、非線性、強(qiáng)耦合性、多自由度等特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的機(jī)器人模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)，以雙足機(jī)器人的穩(wěn)定性研究和軌跡規(guī)劃兩方面作為重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。 首先，文章通過(guò)建立數(shù)學(xué)模

2、型，分析其擺動(dòng)腿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和各個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的關(guān)系，為研究步態(tài)規(guī)劃奠定了理論基礎(chǔ)；其次，對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)器人穩(wěn)定性理論進(jìn)行研究，并以零力矩點(diǎn)(ZMP)穩(wěn)定性判據(jù)作為重點(diǎn)，給出了相應(yīng)的計(jì)算公式，該理論是機(jī)器人穩(wěn)定性控制的重要依據(jù)。 在穩(wěn)定性判定方面，作者結(jié)合機(jī)器人雙腳的受力情況，設(shè)計(jì)了一個(gè)感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，利用網(wǎng)絡(luò)的輸出來(lái)判斷雙足機(jī)器人重心的偏移程度，以保證機(jī)器人行走的穩(wěn)定性。在MATLAB環(huán)境下，經(jīng)過(guò)反復(fù)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，最終得到了

3、期望輸出，證明了該方案的正確性和合理性。相比利用傳統(tǒng)的零力矩點(diǎn)(ZMP)計(jì)算穩(wěn)定性的方法，利用神經(jīng)網(wǎng)路與傳感器相結(jié)合的方法可以避免繁雜的計(jì)算過(guò)程，使結(jié)果更直觀。 在步態(tài)規(guī)劃方面，作者結(jié)合雙足機(jī)器人的行走特點(diǎn)，針對(duì)髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行規(guī)劃，并利用三次樣條插值法進(jìn)行插值計(jì)算，通過(guò)MATLAB環(huán)境進(jìn)行仿真，得到了規(guī)劃的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡和角度軌跡。 最后，文章對(duì)雙足機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)做出合理的分析和展望。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，隨著