機(jī)器人足球仿真比賽中的步態(tài)規(guī)劃研究.pdf

1、自上個(gè)世紀(jì)90年代開(kāi)始，機(jī)器人研究已從模仿人類(lèi)腿部行走進(jìn)展到全方位類(lèi)人研究階段，RoboCup(機(jī)器人世界杯)還組織了仿人足球機(jī)器人比賽。機(jī)器人足球相關(guān)技術(shù)的研究為各門(mén)學(xué)科的并行發(fā)展和集成提供了有力條件，機(jī)器人足球相關(guān)技術(shù)具有非常廣闊的應(yīng)用前景，為機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)、商業(yè)上的綜合應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。仿人機(jī)器人模仿人類(lèi)的行走方式，特別適合在人類(lèi)的日常生活和工作中，與人友好協(xié)調(diào)地完成任務(wù)。仿人機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃研究，正成為機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，

2、不僅有重要的學(xué)術(shù)意義，而且有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用價(jià)值。本文以機(jī)器人足球仿真競(jìng)賽為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，針對(duì)仿人機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行了一些探索。 本文實(shí)現(xiàn)了仿真平臺(tái)中機(jī)器人視覺(jué)模型的求解，在連桿坐標(biāo)系下，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了正運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，可以在線求解機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)。針對(duì)仿人機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)步態(tài)規(guī)劃為目的，提出了一種以雙腳位姿和重心地面投影為輸入的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并將其轉(zhuǎn)換為多元函數(shù)優(yōu)化問(wèn)題，通過(guò)共軛梯度法求解模型，在程序設(shè)計(jì)中，對(duì)矩陣運(yùn)算做了優(yōu)化，

3、為后續(xù)的步態(tài)規(guī)劃奠定了基礎(chǔ)。 本文介紹了常用的仿人機(jī)器人步行穩(wěn)定性判據(jù)，提出了兩種基于腳步和重心的步態(tài)規(guī)劃方法。基于腳步和重心軌跡的步態(tài)規(guī)劃方法，以雙腳目標(biāo)狀態(tài)為驅(qū)動(dòng)，規(guī)劃步態(tài)和重心軌跡，實(shí)驗(yàn)表明，該方法在機(jī)器人步行速度較小時(shí)，有一定的效果，但不適合應(yīng)用到仿真競(jìng)賽中?；谀_步和重心關(guān)鍵幀的步態(tài)規(guī)劃方法，通過(guò)離線設(shè)計(jì)在線調(diào)整的方法實(shí)現(xiàn)步態(tài)規(guī)劃。設(shè)計(jì)了直走、轉(zhuǎn)身、踢球等關(guān)鍵幀，通過(guò)在線對(duì)關(guān)鍵幀的中的雙腳位姿和重心參數(shù)進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)步