被動雙足機器人穩(wěn)定性分析與步態(tài)控制.pdf

1、被動雙足機器人是機器人研究領(lǐng)域的一個重要的分支，以結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、類人步態(tài)等特點被人們所熟知。由于被動雙足機器人的發(fā)展時間較短，相關(guān)的研究尚未成熟，被動雙足機器人尚不能應(yīng)用于社會生產(chǎn)實踐中。但是，被動雙足機器人廣闊的應(yīng)用前景和實用價值，使得被動雙足機器人成為近年來機器人研究領(lǐng)域的熱點。
　　本文以Compass-like被動雙足機器人簡化模型為基礎(chǔ)，在前人研究的基礎(chǔ)上通過引入驅(qū)動控制裝置設(shè)計了一種理論上能夠?qū)崿F(xiàn)水平面行走的被動雙

2、足機器人模型。針對模型進行合理簡化，通過對被動雙足機器人模型的步態(tài)分析，將模型周期步態(tài)分為兩個階段:擺動腿擺動階段和擺動腿足地沖擊階段。針對機器人步態(tài)的不同階段分別采用拉格朗日第二類方程和角動量守恒等方式進行動力學(xué)建模。
　　根據(jù)建立的被動雙足機器人動力學(xué)模型進行穩(wěn)定性分析。引進龐加萊映射，通過Newton-Raphson迭代法求解被動雙足機器人的穩(wěn)定不動點和機器人模型的穩(wěn)定性判據(jù)。通過MATLAB仿真實現(xiàn)被動雙足機器人穩(wěn)定周期步

3、態(tài)極限環(huán)。討論并分析了影響被動雙足機器人模型穩(wěn)定周期步態(tài)行走的情況，得出了被動雙足機器人模型穩(wěn)定步態(tài)行走的初始條件。通過分析被動雙足機器人模型的各部分機械結(jié)構(gòu)參數(shù)對模型穩(wěn)定性的影響對被動雙足機器人的機械結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化?？紤]到模型引入外部驅(qū)動，針對模型的外部驅(qū)動引入擾動分析模型的魯棒性。
　　針對被動雙足機器人模型，為實現(xiàn)模型的穩(wěn)定周期步態(tài)行走，采用三種步態(tài)控制:PID控制、迭代學(xué)習(xí)控制以及單神經(jīng)元控制。利用MATLAB對三種控制