擬人機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃原理與方法研究.pdf

1、隨著時代的發(fā)展，擬人機(jī)器人的研究倍受關(guān)注，已經(jīng)為智能仿真機(jī)器人里最受矚目的研究熱點(diǎn)之一。雙足直立行走機(jī)器人的步態(tài)研究是擬人機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)與重點(diǎn)，而對于擬人機(jī)器人的攜帶有限能量特點(diǎn)來說，能夠節(jié)省能量消耗成了步態(tài)研究的一個重要內(nèi)容。 本文提出了一種基于平均功率、平均功率偏差、平均力矩?fù)p耗三個能耗指標(biāo)對擬人機(jī)器人步態(tài)進(jìn)行優(yōu)化的方法。論文以這種方法為主線，以擬人機(jī)器人的三種步態(tài)為研究對象進(jìn)行了如下工作與分析： 首先以一般情況下

2、的擬人機(jī)器人步行步態(tài)為研究對象，規(guī)劃步行步態(tài)，基于拉格朗日方程推導(dǎo)各個關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩的計算公式，基于能耗優(yōu)化方法建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，使用matlab進(jìn)行優(yōu)化，得到一組擬人機(jī)器人的步態(tài)參數(shù)最優(yōu)解，最后分析得出擬人機(jī)器人各個步態(tài)參數(shù)與擬人機(jī)器人步行能量消耗之間的關(guān)系。 其次以擬人機(jī)器人攀登障礙為研究對象，引進(jìn)機(jī)器人步態(tài)的ZMP(ZeroMoment Point)穩(wěn)定判別方法，以能量消耗和ZMP穩(wěn)定步態(tài)為指標(biāo)，建立步態(tài)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，以擬

3、人機(jī)器人對未知環(huán)境做出應(yīng)變?yōu)橐?，基于改進(jìn)了的BP(BackPropagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使用兩種的優(yōu)化算法進(jìn)行比較，對實現(xiàn)實時的步態(tài)規(guī)劃方法進(jìn)行了設(shè)計。 最后以擬人機(jī)器人的跑步步態(tài)為研究對象，基于單腿彈跳和雙腿彈跳的動力學(xué)模型，發(fā)展了有角度腿前向彈跳動力學(xué)模型，解決動力學(xué)模型建立的方法。提出了正弦—拋物線方法規(guī)劃擬人機(jī)器人特殊的跑步步態(tài)。以能量消耗和ZMP穩(wěn)定步態(tài)為指標(biāo)，建立目標(biāo)函數(shù)，對規(guī)劃出來的步態(tài)進(jìn)行優(yōu)化。得出結(jié)果與未