類人猿機(jī)器人雙足步行及步行方式動態(tài)轉(zhuǎn)換運(yùn)動控制研究.pdf

1、為了解決仿人雙足步行機(jī)器人對于復(fù)雜地面環(huán)境的適應(yīng)能力比較差，吳偉國教授于1999年提出了一種具有多種移動方式的類人猿機(jī)器人。與仿人雙足步行機(jī)器人相比，仿生于類人猿動物的類人猿機(jī)器人由于具有多種移動方式和步行方式轉(zhuǎn)換機(jī)能，對復(fù)雜地勢具有良好的環(huán)境適應(yīng)性和移動靈活性，在未來的空間技術(shù)、國防、軍事等方面具有很大的應(yīng)用潛力，其研究具有重要的實(shí)際意義。
　　本文是在仿人機(jī)器人步行理論的基礎(chǔ)上，對類人猿機(jī)器人“GoRoBoT”進(jìn)行了雙足步行、

2、步行方式轉(zhuǎn)換和起立運(yùn)動的研究。為了實(shí)現(xiàn)雙足穩(wěn)定動步行，本文采用了余弦可變ZMP(ZeroMomentPoint)運(yùn)動軌跡。由基于可變ZMP和三維倒立擺的動力學(xué)原理，推導(dǎo)出了單腳支撐期內(nèi)和步行方式轉(zhuǎn)換期間機(jī)器人的質(zhì)心運(yùn)動軌跡方程；并采用三次樣條曲線來保證機(jī)器人在雙腳支撐期質(zhì)心加速度的連續(xù)性，從而由規(guī)劃得到了光滑的質(zhì)心運(yùn)動軌跡。在此基礎(chǔ)上，由逆運(yùn)動學(xué)求解得到連續(xù)運(yùn)動的各關(guān)節(jié)軌跡。
　　基于上述的理論，在仿真軟件ADAMS的環(huán)境下對類人

3、猿機(jī)器人“GoRoBoT”仿真實(shí)現(xiàn)了雙足前向穩(wěn)定動步行，雙足上下臺階，步行方式動態(tài)轉(zhuǎn)換過程，從而驗(yàn)證了本文的步行樣本生成方法的正確性和合理性；通過仿真得到的關(guān)節(jié)力矩曲線、著地腳的地面反力曲線等仿真結(jié)果驗(yàn)證了機(jī)器人步行和步行方式轉(zhuǎn)換的能力。
　　本文在分析類人猿機(jī)器人步行方式轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，通過力矩控制來進(jìn)行起立運(yùn)動控制研究，采取擺動雙臂來調(diào)整起立，運(yùn)用試行錯誤的方法，獲得了在不同著地位置下的多組起立樣本及其控制參數(shù)，通過對成功樣本及