双足人形机器人步态规划和稳定性研究

发布时间：2018-07-10 16:45

  本文选题：双足人形机器人 + 步态规划　； 参考：《哈尔滨工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：双足人形机器人也称人形机器人,因其类人的外形和拟人的动作而深受青睐,同时关于其控制方法的研究也长期吸引着科技工作者。在过去的四五十年里人形机器人发展迅速,并且其未来的应用空间十分广阔。本文设计并实现了一款双足人形机器人——ROBOT-Ⅰ,并针对其运动规划和稳定性控制进行了深入研究。双足人形机器人最显著的特点就是可以进行拟人步态行走,因此在现实环境中具有更大的优势,但是要实现双足人形机器人众多复杂的功能,首先必须保证机器人的步行稳定性,因此双足人形机器人的步态规划和稳定性研究具有重要意义。本文对自主研发的ROBOT-Ⅰ机器人的物理结构和控制系统作了基本的介绍,文章主要研究ROBOT-Ⅰ型机器人基于模型的步态规划和优化以及基于姿态检测的稳定性控制。从双足人形机器人的运动学建模出发,对机器人进行步态规划和步行模式生成,并且采用陀螺仪和加速度计组成的IMU惯性导航模块,以检测机器人的姿态信息,为双足机器人加入稳定性反馈控制单元,对离线完成的步态规划进行在线修正,从而使机器人对环境具有一定的适应能力。同时,考虑到离线规划的方法无法对规划方法本身进行在线修改,本文提出一种改进的基于极值优化的步态规划方法,先根据双足人形机器人步行过程中踝关节在关键点的位置,进行多项式拟合得到踝关节的运动轨迹,然后结合规划出的ZMP(零力矩点)轨迹,通过对髋关节的约束条件,使用极值优化的方法规划出机器人髋关节的轨迹,从而得到双足人形机器人在整个步行周期内的步态规划,为了提高在线规划的速度,对优化方法做出改进,仿真实验结果证明了这种规划方法的可行性。对理论研究得到的步态规划算法,在ROBOT-Ⅰ机器人上进行了实验,实验表明,这种步态规划算法能有效地控制机器人进行稳定行走,并且具有较强的环境适应能力。
[Abstract]:Biped humanoid robot, also called humanoid robot, is popular because of its humanoid shape and humanoid action. Meanwhile, the research on its control method has attracted scientists and technicians for a long time. In the past 40 or 50 years, humanoid robot has developed rapidly, and its future application space is very broad. In this paper, a biped humanoid robot, ROBOT- 鈪，

本文编号：2113995