雙足機(jī)器人行走穩(wěn)定性控制方法與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、雙足機(jī)器人是融合了機(jī)械、控制、計(jì)算機(jī)、材料等多學(xué)科技術(shù)的一個(gè)載體，是仿生學(xué)的一個(gè)典型例子，它高度的匯集了各相關(guān)學(xué)科的前沿技術(shù)，并將其有機(jī)的結(jié)合在一起。數(shù)十年來(lái)，人們對(duì)其研究的熱情絲毫不減，不僅是因?yàn)樗軌虼硌芯空叩目蒲袑?shí)力與理論水平，而且在對(duì)其研究的過(guò)程中也積極推動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。雙足機(jī)器人在軍事、醫(yī)療和服務(wù)領(lǐng)域都有著廣闊的前景。
　　 本文研究了雙足機(jī)器人行走穩(wěn)定性的控制方法并對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，主要包括雙足機(jī)器人步態(tài)穩(wěn)定

2、性判據(jù)，步態(tài)穩(wěn)定性檢測(cè)系統(tǒng)，步態(tài)穩(wěn)定性控制策略等。分析了雙足機(jī)器人零力矩點(diǎn)ZMP與壓力中心點(diǎn)COP之間的相互關(guān)系，建立了COP檢測(cè)原理，并從原理上推導(dǎo)證明了在機(jī)器人足底與地面無(wú)粘性力和無(wú)吸附力的情況下，機(jī)器人的COP與ZMP位置相同。所以提出了通過(guò)檢測(cè)COP位置，從而獲得ZMP位置的檢測(cè)方法，并結(jié)合機(jī)器人ZMP和機(jī)器人重心點(diǎn)COG，獲得了雙足機(jī)器人步態(tài)穩(wěn)定性判據(jù)。
　　 設(shè)計(jì)并調(diào)試了基于PC和Turbo PMAC PCI的雙足機(jī)

3、器人步態(tài)穩(wěn)定性檢測(cè)及控制系統(tǒng)，分層闡述了檢測(cè)系統(tǒng)的硬件組成及控制軟件，分析了該系統(tǒng)的硬件性能和相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)方法。結(jié)合仿生的步態(tài)控制方法及人在行走時(shí)ZMP平穩(wěn)移動(dòng)的特性，提出了基于移動(dòng)可伸縮三維倒立擺模型的雙足機(jī)器人步態(tài)控制策略。通過(guò)ZMP點(diǎn)在有效穩(wěn)定范圍內(nèi)的調(diào)整，對(duì)足部的踝關(guān)節(jié)和足趾關(guān)節(jié)進(jìn)行力矩限定，同時(shí)將伸縮桿的驅(qū)動(dòng)力作為實(shí)際多桿模型下各關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償力矩，實(shí)現(xiàn)了步態(tài)補(bǔ)償控制。在雙足機(jī)器人HEUBR_l物理樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，完成了機(jī)器