類人猿機(jī)器人復(fù)雜地況條件下四足動(dòng)步行基礎(chǔ)研究.pdf

1、由于腿式機(jī)器人對(duì)環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可應(yīng)用于科學(xué)考察、國(guó)防、空間探索等諸多領(lǐng)域，近些年來(lái)，仿人雙足步行機(jī)器人和仿生四足步行機(jī)器人一直是機(jī)器人領(lǐng)域非常熱門的研究對(duì)象。雖然研究者們對(duì)兩足機(jī)器人的動(dòng)步行和四足機(jī)器人的靜步行都有了非常深入的研究，但對(duì)四足機(jī)器人的動(dòng)步行—特別是野外和不平坦路面等復(fù)雜地況下的動(dòng)步行研究還很少。鑒于四足機(jī)器人靜步行難以適應(yīng)野外和不平坦路面等復(fù)雜地況，本文研究復(fù)雜地況條件下類人猿機(jī)器人四足動(dòng)步行具有很重要的意義。

2、>　　為了實(shí)現(xiàn)四足機(jī)器人在復(fù)雜地況下的穩(wěn)定動(dòng)步行，身體和腿部的軌跡規(guī)劃及相應(yīng)的姿態(tài)控制對(duì)研究起著決定性作用。由于機(jī)器人的腿系統(tǒng)和三維倒立擺模型有著相似的動(dòng)力學(xué)特征，模型的支撐點(diǎn)就是機(jī)器人的零力矩點(diǎn)ZMP，另外零力矩點(diǎn)ZMP和重心COG之間存在著動(dòng)態(tài)關(guān)系，本文采用基于可變ZMP的三維倒立擺動(dòng)力學(xué)原理來(lái)對(duì)類人猿機(jī)器人進(jìn)行質(zhì)心軌跡生成。首先，通過(guò)對(duì)復(fù)雜地況進(jìn)行分類統(tǒng)一描述，提出了一套通用的越障軌跡規(guī)劃方法，結(jié)合復(fù)雜地況下障礙的位置和形狀，規(guī)劃

3、了機(jī)器人連續(xù)的踝關(guān)節(jié)軌跡。然后，提出了一種新的支撐區(qū)域選取方法，采用了按余弦規(guī)律變化的ZMP運(yùn)動(dòng)軌跡；為了維持機(jī)器人行走時(shí)重心高度不變，采用了一套有效的質(zhì)心高度保持方法；基于三維倒立擺模型，推導(dǎo)了機(jī)器人三腳支撐期質(zhì)心運(yùn)動(dòng)軌跡方程；采用三次樣條曲線插值規(guī)劃了四足支撐期加速度連續(xù)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)軌跡。最后，通過(guò)編程計(jì)算生成了類人猿機(jī)器人復(fù)雜地況下四足動(dòng)步行樣本，在仿真軟件ADAMS的虛擬環(huán)境下，根據(jù)實(shí)際的類人猿機(jī)器人和實(shí)際地面狀況建立了三維虛擬樣