雙足機器人步態(tài)規(guī)劃研究.pdf

1、雙足機器人因其靈活的步行能力和類人的行為而具有廣泛的應用前景,其步態(tài)的穩(wěn)定性己成為研究熱點。步態(tài)規(guī)劃是機器人實現穩(wěn)定步行的基礎和實現類人動作的關鍵。本文在在收集、整理和分析相關文獻資料的基礎上,以雙足機器人為研究對象,借助RoboCup3D仿真平臺,對雙足機器人的步態(tài)規(guī)劃進行研究。本文主要工作如下:
　　 1.采用三次樣條插值算法規(guī)劃步態(tài)。根據關鍵時刻主要關節(jié)的位姿,基于三次樣條插值算法,在滿足步行環(huán)境,幾何約束和物理結構的條件

2、下,在徑向和側向平面中,分別規(guī)劃出踝關節(jié)、髖關節(jié)在整個步行運動周期內的軌跡。再利用幾何關系通過雙平面的合成計算得到膝關節(jié)、腳掌等雙足機器人下肢主要部位的運動軌跡。
　　 2.利用粒子群算法對步態(tài)參數進行優(yōu)化,得到穩(wěn)定裕度大的平滑步態(tài)。首先分析了步態(tài)參數對步態(tài)穩(wěn)定性的影響,然后根據雙足機器人步行過程中單、雙足支撐期的特點,分別構造了穩(wěn)定裕度評估函數,并綜合步行特征得到了步態(tài)優(yōu)化的目標函數。最后采用粒子群算法優(yōu)化步態(tài)參數,得到穩(wěn)定裕

3、度大的步態(tài)。
　　 3.在MATLAB環(huán)境中和RoboCup3D仿真平臺上進行實驗。在MATLAB環(huán)境中規(guī)劃得到期望的雙足機器人各關節(jié)步行運動軌跡和穩(wěn)定裕度大的ZMP軌跡,能夠較好滿足雙足機器人穩(wěn)定性原則。然后,在RoboCup3D仿真平臺中,將已規(guī)劃好的步態(tài)應用到仿真Nao機器人,通過統(tǒng)計仿真Nao機器人步行過程中的相關數據,驗證三次樣條插值規(guī)劃方法的有效性和粒子群步態(tài)優(yōu)化算法的優(yōu)越性。
　　 最后進行了總結,說明了本