基于NAO的仿人機(jī)器人行走控制研究.pdf

1、機(jī)器人自20世紀(jì)走進(jìn)人類社會以來，已取得了巨大的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)代表了當(dāng)今最為先進(jìn)的自動化控制技術(shù)。而仿人機(jī)器人以類人的外形結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，受到社會各界高度關(guān)注。仿人機(jī)器人可以適應(yīng)人類的生活和工作環(huán)境，代替人類完成各種任務(wù)，在很多應(yīng)用方面可以發(fā)揮人類的能力。目前對于仿人機(jī)器人的研究僅限于在較為理想的環(huán)境下進(jìn)行，機(jī)器人還不能智能地應(yīng)對相對惡劣的環(huán)境。由于仿人機(jī)器人所具有的非線性、高維度、強(qiáng)耦合的特性，使機(jī)器人的行走控制技術(shù)一直是機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的

2、一個難點(diǎn)和重點(diǎn)。在與周圍環(huán)境發(fā)生接觸交互時，對運(yùn)動的干擾也是不可避免的，機(jī)器人如何應(yīng)對這些干擾也顯得尤為重要。
　　本文針對NAO進(jìn)行仿人機(jī)器人行走控制研究，進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)的研究與應(yīng)用。首先，為了更加準(zhǔn)確地得到機(jī)器人NAO軀干姿態(tài)信息，克服陀螺儀與加速度計本身具有的局限性，采取卡爾曼濾波的方法，對兩個傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到機(jī)器人軀干繞坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的角度，得到的信息將為后續(xù)的穩(wěn)定性控制做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備。
　　接著，提出一種基于模

3、型的雙足機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃方法，即線性倒立擺模型，應(yīng)用到仿人機(jī)器人NAO平臺之上。本文在闡述線性倒立擺模型的原理后，進(jìn)行仿人機(jī)器人NAO的步態(tài)數(shù)據(jù)規(guī)劃，并進(jìn)行實(shí)驗驗證。其中，該步行規(guī)劃方法打破傳統(tǒng)的常量ZMP模型，在雙腳支撐期間采用三次函數(shù)進(jìn)行平滑處理，并同步規(guī)劃出每個控制周期相對應(yīng)的ZMP軌跡和質(zhì)心軌跡。這樣，避免了雙足支撐期階段ZMP軌跡的連接問題，從而使質(zhì)心的運(yùn)動速度可以進(jìn)行平滑的過渡;此外，在機(jī)器人運(yùn)動模型上一改傳統(tǒng)的逆運(yùn)動學(xué)求解模