ROBONOVA-1型機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃研究.pdf

1、仿人機(jī)器人是最具代表性的先進(jìn)智能機(jī)器人，其技術(shù)是當(dāng)今機(jī)器人領(lǐng)域的研究前沿和熱點(diǎn)方向之一。仿人機(jī)器人與輪式、爬行式和履帶式等移動(dòng)機(jī)器人相比，有著更好的環(huán)境適應(yīng)性。 步態(tài)規(guī)劃是仿人機(jī)器人研究的關(guān)鍵技術(shù)之一，穩(wěn)定自然的步行是仿人機(jī)器人區(qū)別于其它機(jī)器人的主要標(biāo)志，也是其實(shí)現(xiàn)基本操作功能的基礎(chǔ)。本文以ROBONOVA-1型小型仿人機(jī)器人為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行步態(tài)規(guī)劃的研究。 介紹了ROBONOVA-1型仿人機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括尺寸

2、、質(zhì)量、自由度的配置等。對(duì)本文研究所用到的所有軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，包括用于繪制ROBONOVA-1型機(jī)器人模型的三維繪圖軟件Pro/ENGINEER、用于三次樣條插值的MATLAB軟件、用于動(dòng)力學(xué)仿真的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析軟件ADAMS。 對(duì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，采用廣義坐標(biāo)方法分別建立機(jī)器人前向運(yùn)動(dòng)、側(cè)向運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。通過分析機(jī)器人的幾何模型，得出機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)及桿件質(zhì)心的位移、速度方程。通過求解運(yùn)動(dòng)學(xué)方程得到各關(guān)節(jié)的廣義

3、坐標(biāo)。將關(guān)節(jié)的廣義坐標(biāo)轉(zhuǎn)化并得到關(guān)節(jié)角軌跡。 基于零力矩點(diǎn)（ZMP，Zero Moment Point）穩(wěn)定判據(jù)，推導(dǎo)ZMP的計(jì)算公式及機(jī)器人穩(wěn)定步行的條件。求得機(jī)器人前向運(yùn)動(dòng)和側(cè)向運(yùn)動(dòng)時(shí)各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方程。根據(jù)機(jī)器人的幾何模型，對(duì)機(jī)器人側(cè)向運(yùn)動(dòng)時(shí)的側(cè)扭角度進(jìn)行規(guī)劃。 采用基于ZMP的動(dòng)態(tài)步行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法對(duì)機(jī)器人的前向運(yùn)動(dòng)步態(tài)和側(cè)向運(yùn)動(dòng)步態(tài)分別進(jìn)行規(guī)劃。根據(jù)機(jī)器人行走過程中的約束確定髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)在運(yùn)動(dòng)過程中需經(jīng)過的關(guān)鍵點(diǎn)