仿人機(jī)器人步行控制研究.pdf

1、仿人步行機(jī)器人因其與其他多足機(jī)器人相比具有體積小、重量輕、動(dòng)作靈活、迅速，而且更接近于人類步行的特點(diǎn)，加上他們對(duì)環(huán)境有最好的適應(yīng)性，因此，對(duì)仿人機(jī)器人的研究有著廣泛的引用前景。為了使機(jī)器人在步行過(guò)程中有著良好的穩(wěn)定性，對(duì)其步行進(jìn)行規(guī)劃和控制成為了研究的重點(diǎn)。本文在收集、整理和分析相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，以仿人機(jī)器人為研究對(duì)象，對(duì)仿人機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃和步行控制進(jìn)行了研究。
　　 本文的研究工作主要包括以下內(nèi)容：
　　 1.基

2、于髖關(guān)節(jié)參考步態(tài)的步態(tài)規(guī)劃及優(yōu)化
　　 先用基于倒立擺模型的方法規(guī)劃出機(jī)器人重心的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后以重心軌跡函數(shù)為參考變量規(guī)劃踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡，在滿足幾何約束和物理結(jié)構(gòu)的條件下，進(jìn)而確定機(jī)器人膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，至此步態(tài)規(guī)劃已完成。接著，分析了保證步行穩(wěn)定性的約束條件，然后根據(jù)仿人機(jī)器人在單步周期步行過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，構(gòu)造了高次函數(shù)，并綜合步行特征得到了步態(tài)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。最后，采用改進(jìn)的遺傳算法優(yōu)化髖關(guān)節(jié)的軌跡參數(shù)，增大機(jī)器人步行的穩(wěn)

3、定裕量，仿真實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的穩(wěn)定步行。
　　 2.基于內(nèi)環(huán)模糊控制和外環(huán)手臂擺動(dòng)的步行控制方法
　　 提出對(duì)機(jī)器人步行控制采用內(nèi)環(huán)加外環(huán)控制的方法，其中內(nèi)環(huán)控制采用模糊控制器調(diào)節(jié)，外環(huán)控制則采用基于手臂擺動(dòng)的方法進(jìn)行必要地力矩補(bǔ)償。先根據(jù)機(jī)器人各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的約束條件制定模糊規(guī)則，設(shè)計(jì)出穩(wěn)定的模糊控制器，然后在Matlab和NAO機(jī)器人的仿真軟件上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。接著又在Matlab下，分別對(duì)手臂擺動(dòng)與不擺動(dòng)對(duì)機(jī)器人的偏擺力矩的影