基于中樞模式發(fā)生器的仿人機器人運動規(guī)劃研究.pdf

1、由于仿人機器人靈活的運動能力、良好的地面適應(yīng)能力及易于為人們所接受的外形，因此仿人機器人具有解決人口老齡化問題及更好服務(wù)人類的潛力。實現(xiàn)仿人機器人在人居環(huán)境下的良好運動是實現(xiàn)上述目標(biāo)的基礎(chǔ)，也是仿人機器人學(xué)研究的重要目標(biāo)。隨著近年來仿人機器人綜合研究水平的進展，實現(xiàn)仿人機器人在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的運動有了重大進展，即由足跡規(guī)劃給出機器人的足跡序列，由足跡轉(zhuǎn)換軌跡模型實現(xiàn)機器人在足跡序列上的姿態(tài)轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)機器人在空間上的移動。針對現(xiàn)有的足跡轉(zhuǎn)

2、換軌跡方法存在的步態(tài)規(guī)劃不自然，計算量大，適應(yīng)能力差，對模型精度要求高的缺點，本文系統(tǒng)的研究了仿人機器人步態(tài)規(guī)劃及穩(wěn)定性控制，為實現(xiàn)仿人機器人在人居環(huán)境下的靈活運動提供了可靠的足跡轉(zhuǎn)換軌跡模型。
　　本文從生物的節(jié)律性運動的控制原理出發(fā)分析構(gòu)造中樞模式發(fā)生器（CPG）網(wǎng)絡(luò)控制模型的思路。通過分析人類運動時各個關(guān)節(jié)的運動軌跡及各個關(guān)節(jié)之間運動關(guān)系，給出仿人機器人運動過程中腿部關(guān)節(jié)的運動曲線，并通過將人類運動分解為三個平面的五類運動，

3、找出每類運動對步態(tài)的影響，從而簡化CPG參數(shù)與步態(tài)之間的關(guān)系。
　　根據(jù)CPG網(wǎng)絡(luò)控制模型應(yīng)具有的特點，構(gòu)建適用于仿人機器人的CPG單元，多個CPG單元分布于仿人機器人腿部關(guān)節(jié)的每個運動關(guān)節(jié)構(gòu)成了仿人機器人的CPG網(wǎng)絡(luò)控制模型。
　　通過構(gòu)建反饋控制機制提高機器人的適應(yīng)性能力，及通過監(jiān)測機器人軀干狀態(tài)的及時調(diào)整CPG網(wǎng)絡(luò)控制模型的參數(shù)，實現(xiàn)機器人運動狀態(tài)的實時調(diào)整。
　　基于中樞模式發(fā)生器的控制方法成功的應(yīng)用在NAO機