仿人機器人的步態(tài)規(guī)劃和穩(wěn)定控制.pdf

1、仿人機器人是機器人領(lǐng)域的一個研究熱點和重要的研究方向。本文介紹了國內(nèi)外仿人機器人的發(fā)展現(xiàn)狀，并以浙江大學(xué)自主設(shè)計的仿人機器人為背景，搭建基于Matlab-Adams仿人機器人運動規(guī)劃離線仿真平臺；提出仿人機器人步態(tài)穩(wěn)定控制與關(guān)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)的優(yōu)化；針對運動中擺動肢體對機器人軸向影響帶來的不穩(wěn)定的問題，設(shè)計仿人機器人豎直軸向的角動量補償算法。
　　 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，實現(xiàn)機器人多連桿模型的正運動學(xué)、逆運動學(xué)、ZMP穩(wěn)定的計算以及機器人步態(tài)規(guī)劃算法的仿真。通過該仿真平臺仿真仿人機器人的步態(tài)，確保設(shè)計出的步態(tài)規(guī)劃用到實際機器人上的安全性，加快步態(tài)規(guī)劃算法的有效性測試。同時在仿人機器人的機械設(shè)計中，通過仿真得到不同時速下的電機參數(shù)，供設(shè)計選型使用。
　　 2.提出在關(guān)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)能力約束條件下的仿人機器人步態(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，通過仿真實驗驗證是否能和規(guī)劃的運動參數(shù)相結(jié)合，進而優(yōu)化關(guān)節(jié)信息和穩(wěn)定域這兩個約束條件。使仿人機器人關(guān)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)的輸出和穩(wěn)定域之間的關(guān)系達到平衡，優(yōu)化在關(guān)節(jié)執(zhí)行能力約束條件下的穩(wěn)定域。
　　 3.由于仿人機器人在高速運動時，快速擺動的肢體在豎直方向產(chǎn)生的角動量對機器人本體有較大的影響。本文提出并實現(xiàn)了在線計算仿人機器人擺動腿運動或打球運動所引起的豎直角動量變化，并設(shè)計優(yōu)化補償，保證機器人更穩(wěn)定。該算法的主要思想是通過將上半身看