仿人機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃和穩(wěn)定控制.pdf

1、仿人機(jī)器人是機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)和重要的研究方向。本文介紹了國內(nèi)外仿人機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀，并以浙江大學(xué)自主設(shè)計(jì)的仿人機(jī)器人為背景，搭建基于Matlab-Adams仿人機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃離線仿真平臺(tái)；提出仿人機(jī)器人步態(tài)穩(wěn)定控制與關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)化；針對(duì)運(yùn)動(dòng)中擺動(dòng)肢體對(duì)機(jī)器人軸向影響帶來的不穩(wěn)定的問題，設(shè)計(jì)仿人機(jī)器人豎直軸向的角動(dòng)量補(bǔ)償算法。
　　 本文的主要研究工作如下：
　　 1.搭建基于Matlab和Adams的離線仿真

2、平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人多連桿模型的正運(yùn)動(dòng)學(xué)、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)、ZMP穩(wěn)定的計(jì)算以及機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃算法的仿真。通過該仿真平臺(tái)仿真仿人機(jī)器人的步態(tài)，確保設(shè)計(jì)出的步態(tài)規(guī)劃用到實(shí)際機(jī)器人上的安全性，加快步態(tài)規(guī)劃算法的有效性測(cè)試。同時(shí)在仿人機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)中，通過仿真得到不同時(shí)速下的電機(jī)參數(shù)，供設(shè)計(jì)選型使用。
　　 2.提出在關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)能力約束條件下的仿人機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃在線優(yōu)化算法。該算法根據(jù)三連桿的模型推算機(jī)器人的腿部關(guān)節(jié)力、關(guān)節(jié)速度和關(guān)節(jié)力矩的信

3、息，通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是否能和規(guī)劃的運(yùn)動(dòng)參數(shù)相結(jié)合，進(jìn)而優(yōu)化關(guān)節(jié)信息和穩(wěn)定域這兩個(gè)約束條件。使仿人機(jī)器人關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出和穩(wěn)定域之間的關(guān)系達(dá)到平衡，優(yōu)化在關(guān)節(jié)執(zhí)行能力約束條件下的穩(wěn)定域。
　　 3.由于仿人機(jī)器人在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，快速擺動(dòng)的肢體在豎直方向產(chǎn)生的角動(dòng)量對(duì)機(jī)器人本體有較大的影響。本文提出并實(shí)現(xiàn)了在線計(jì)算仿人機(jī)器人擺動(dòng)腿運(yùn)動(dòng)或打球運(yùn)動(dòng)所引起的豎直角動(dòng)量變化，并設(shè)計(jì)優(yōu)化補(bǔ)償，保證機(jī)器人更穩(wěn)定。該算法的主要思想是通過將上半身看