基于CPG控制的雙足機(jī)器人步態(tài)生成.pdf

1、雙足機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃是機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。學(xué)者們根據(jù)不同的理論提出了很多不同的步態(tài)規(guī)劃方法，如基于動(dòng)力學(xué)模型法、基于被動(dòng)力學(xué)法、虛擬模型控制法、步行數(shù)據(jù)法等等。但是這些方法都不能很好地實(shí)現(xiàn)步行的環(huán)境適應(yīng)性，甚至不能抵抗微小的干擾。CPG（CentralPatternGenerator,中樞模式發(fā)生器）原理的發(fā)現(xiàn)，以其節(jié)律性和抗干擾性給步行機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃帶來了新的理念。本研究旨在將CPG應(yīng)用在雙足機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃中，使生成的步

2、態(tài)具有一定的抗干擾性，也為CPG的進(jìn)一步應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。論文的主要工作如下：
　　首先介紹了機(jī)器人學(xué)中的連桿描述法以及D-H(Denavit-Hartenberg)建模法。D-H方法雖然有累積誤差的缺點(diǎn)，但是運(yùn)算簡(jiǎn)便、直觀易懂，而且能夠滿足大多數(shù)的精度要求。建立了一個(gè)七桿雙足機(jī)器人模型，并按照D-H(Denavit-Hartenberg)法對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模。
　　第二、介紹了CPG概念的產(chǎn)生和其應(yīng)用到機(jī)器人控制中的過程以及它

3、的數(shù)學(xué)模型的發(fā)展和改進(jìn)，詳細(xì)介紹了Mastuoka的CPG振蕩器數(shù)學(xué)模型和模型中的各個(gè)參數(shù)的含義，并以Mastuoka振蕩器為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了控制踝關(guān)節(jié)角度的CPG網(wǎng)絡(luò)。
　　第三、使用三次樣條插值曲線方法規(guī)劃了機(jī)器人的踝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡。為了在踝關(guān)節(jié)加入CPG控制，取消對(duì)髖關(guān)節(jié)高度和腳的擺動(dòng)角度的軌跡約束，僅用踝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的其它4組軌跡約束對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解求解，得到了膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的角度曲線。結(jié)合機(jī)器人軌跡規(guī)劃的三個(gè)關(guān)鍵