仿人機(jī)器人步行控制研究及仿真.pdf

1、近年來(lái)，仿人機(jī)器人逐漸成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，它集中了電子工程、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)工程、自動(dòng)控制工程、信息工程以及仿生學(xué)和人工智能等多種學(xué)科的最新科研成果，是機(jī)電一體化最高成就的典型代表。本課題旨在對(duì)步行控制進(jìn)行研究，并設(shè)計(jì)了仿人機(jī)器人仿真對(duì)步行控制方法進(jìn)行驗(yàn)證。主要做了以下幾個(gè)方面的工作：
　　首先，回顧和總結(jié)了仿人機(jī)器人的研究歷史及發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)國(guó)內(nèi)外各個(gè)主要研究機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)的仿人機(jī)器人進(jìn)行了對(duì)比和分析，闡述了仿人機(jī)器人步行控制方法

2、和仿真技術(shù)的發(fā)展。
　　其次，對(duì)機(jī)器人步行控制進(jìn)行了分析，建立了多基座標(biāo)系，把機(jī)器人步行控制的主要過(guò)程看作是多基坐標(biāo)系的切換過(guò)程，并求出了切換矩陣。
　　再次，使用第二章提出的多基坐標(biāo)系方法，基于三維線性倒立擺模型對(duì)仿人機(jī)器人進(jìn)行了步態(tài)規(guī)劃。首先規(guī)劃了地面坐標(biāo)系下機(jī)器人質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)，然后把機(jī)器人單腿運(yùn)動(dòng)分為單獨(dú)支撐、聯(lián)合支撐和非支撐三個(gè)狀態(tài)。單獨(dú)支撐狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)從地面坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換而來(lái)，聯(lián)合支撐和非支撐狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)通過(guò)確定

3、邊界條件，插入貝塞爾曲線獲得。使用ZMP判定原則證明了步態(tài)的穩(wěn)定性。此外，針對(duì)跨步階段運(yùn)動(dòng)，也就是擺動(dòng)腿的運(yùn)動(dòng)，影響機(jī)器人質(zhì)心波動(dòng)的問(wèn)題，采用了改進(jìn)的遺傳算法對(duì)擺動(dòng)腿的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了優(yōu)化。
　　然后，通過(guò)ODE物理引擎構(gòu)建了仿人機(jī)器人仿真，對(duì)各種常用的機(jī)器人傳感器進(jìn)行了仿真，為機(jī)器人控制提供反饋支持；嵌入了電機(jī)驅(qū)動(dòng)模型，提高了關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的靈活性和可擴(kuò)展性；此外，還通過(guò)對(duì)動(dòng)畫同步機(jī)制的研究，提高了仿真動(dòng)畫的流暢性。
　　最后，對(duì)基于