仿人机器人步态规划的控制系统研究
发布时间：2021-12-31 07:36
仿人机器人的设计和动态行走始终是各国相关研究者关注的焦点课题,目前为止,该项目在全球许多专家的潜心钻研下,已经实现了一定的飞跃。然而,在对仿人机器人的步态进行规划时,前人所设计的方法缺乏有效性,不能够进行在线的实时控制,这导致了机器人在行走时经常出现失去平衡的状况,受到的阻力比较大。此外,抵御外界的不利因素的能力较弱,没有建立起一套科学有效的机器人仿真平台,没有对仿人机器人进行合理和系统的规划等等诸多问题也比较明显。基于此,本文致力于解决在设计及操控仿人机器人的过程中必须面临的核心问题,对现有的科研成果进行一些有益的补充,其中包括的核心问题分为以下四个方面:1、在分析机器人研究所处的时代和社会背景的基础上,结合当今世界有关学者在仿人机器人行业的科研成就,确定仿人机器人的总体设计方案;2、在探究人类骨骼结构特征的基础上,描述了仿人机器人的自由度分布并采用合适的驱动途径;3、详细地阐明了仿人机器人的整体结构设计规划,其中包含上肢的活动和下肢的活动设置,然后按照设计的具体方案来生产和装配完整的仿人机器人实体;4、从运动学的角度研究了仿人机器人的一系列活动以及其背后的原理,其中包括上肢运动分析...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人类手臂部位的内部构造研究从上面的图2-1我们能够明确得到人类手臂部位的内部构造图示，能够基本认识
2.2.3 人类大脑部位的骨骼构造及仿生学研究机器人头部结构设计的原则，与人类大脑部位的骨骼构造及仿生学知识是密切相关的，正如下图2-2所表示出来的。根据图2-2我们能够发现，人类大脑部位的构成是非常复杂的，其结构较为精密，比如头顶的骨头和前额的骨头。同时我们了解到，人类的牙齿是分布于头部的上下颌骨中的、人类的眼球位于筛骨的内部、人类眨眼的活动是由于软骨以及皮肤的伸缩共同完成的、大脑的总体活动即左右方向扭转、前后伸缩都是受到了颈椎的牵拉。然而由于人类大脑部分的结构十分精密繁琐，所以一般的机械很难实现其灵活性与伸展性。所以我们在进行设计时应该努力遵循仿生的原则，针对大脑部位进行规划时必须符合人体大脑的主要组成部分要求以及能够具备适当的自由度范围。图 2-2 人体大脑部位的内部构造研究根据图2-2的人类头部解剖分析，我们可以初步设定所设计的仿人机器人头部结构应具备五大自由度：眼皮的活动、眼珠的上下转动、嘴唇的开合、大脑的伸缩、大脑的扭动等5大活动部位。顶骨颞骨枕骨颧弓额骨蝶骨筛骨颧骨上颌骨下颌骨
图 2-3 下肢关节结构图得出，目标机器人的主要设计原则包括：关节具备 2 个自由度，肘关节具备 1 个自，结合上下肢部分，整个仿人机器人总共实现目标行为的达成，例如进行走动。成部分的自由度设计分结构组成的方案是以人类的身体内部组部的主要构成情况如图 2-4 所示。人在进是脊髓，这样才能进行多角度的前后左右人上肢主要进行的活动就是弯曲腰部、身
【参考文献】：
期刊论文
[1]双足仿人机器人行走系统结构设计与优化[J]. 刘璞,吕栋栋,吕琼莹. 新型工业化. 2018(04)
[2]一种新型仿人机器人的设计研究[J]. 倪笑宇,王泽朝,马晨园,王仕超,王雪宇. 河北建筑工程学院学报. 2018(01)
[3]基于最优控制的仿人机器人行走振动抑制[J]. 易江,朱秋国,吴俊,熊蓉. 机器人. 2018(02)
[4]仿人机器人越障步态控制研究[J]. 杜玉红,李兴,赵地,杨朔,常运. 中国工程机械学报. 2017(01)
[5]机器人控制中的语音识别技术及机器人语音远程控制系统设计[J]. 佘明洪. 科技展望. 2016(35)
[6]基于语音识别的机器人控制技术综述[J]. 万军,吕值敏,熊建国. 科技展望. 2016(22)
[7]非特定人语音控制机器人的课程设计与实现[J]. 许超,吴新杰,王倩. 实验室研究与探索. 2016(06)
[8]基于改进遗传算法的仿人机器人步态规划研究[J]. 李学思,史豪斌,张书阁,陈泫文,王聪. 计算机工程. 2016(05)
[9]基于多传感器的人体行为识别系统[J]. 周林,雷丽平,杨龙频. 传感器与微系统. 2016(03)
[10]基于Kinect的Nao机器人动作模仿系统的研究与实现[J]. 于建均,门玉森,阮晓钢,赵少琼. 智能系统学报. 2016(02)
博士论文
[1]仿人机器人高效步行模式生成与高稳定动态行走控制方法研究[D]. 朱洪波.中国科学技术大学 2017
[2]仿人机器人肩肘腕关节及臂的设计[D]. 张亮.燕山大学 2016
硕士论文
[1]仿人机器人的设计与研究[D]. 张雨.青岛科技大学 2017
[2]小型仿人机器人步态分析及越障步态在线规划研究[D]. 李兴.天津工业大学 2017
[3]基于VxWorks系统的嵌入式TCP/IP协议栈的研究与实现[D]. 邓小红.西北农林科技大学 2014
[4]仿人机器人步态规划及仿真的研究[D]. 李萍.青岛科技大学 2014
[5]双足机器人的步态规划和步行控制研究[D]. 卢嘉敏.广东工业大学 2013
本文编号：3559875
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人类手臂部位的内部构造研究从上面的图2-1我们能够明确得到人类手臂部位的内部构造图示，能够基本认识
2.2.3 人类大脑部位的骨骼构造及仿生学研究机器人头部结构设计的原则，与人类大脑部位的骨骼构造及仿生学知识是密切相关的，正如下图2-2所表示出来的。根据图2-2我们能够发现，人类大脑部位的构成是非常复杂的，其结构较为精密，比如头顶的骨头和前额的骨头。同时我们了解到，人类的牙齿是分布于头部的上下颌骨中的、人类的眼球位于筛骨的内部、人类眨眼的活动是由于软骨以及皮肤的伸缩共同完成的、大脑的总体活动即左右方向扭转、前后伸缩都是受到了颈椎的牵拉。然而由于人类大脑部分的结构十分精密繁琐，所以一般的机械很难实现其灵活性与伸展性。所以我们在进行设计时应该努力遵循仿生的原则，针对大脑部位进行规划时必须符合人体大脑的主要组成部分要求以及能够具备适当的自由度范围。图 2-2 人体大脑部位的内部构造研究根据图2-2的人类头部解剖分析，我们可以初步设定所设计的仿人机器人头部结构应具备五大自由度：眼皮的活动、眼珠的上下转动、嘴唇的开合、大脑的伸缩、大脑的扭动等5大活动部位。顶骨颞骨枕骨颧弓额骨蝶骨筛骨颧骨上颌骨下颌骨
图 2-3 下肢关节结构图得出，目标机器人的主要设计原则包括：关节具备 2 个自由度，肘关节具备 1 个自，结合上下肢部分，整个仿人机器人总共实现目标行为的达成，例如进行走动。成部分的自由度设计分结构组成的方案是以人类的身体内部组部的主要构成情况如图 2-4 所示。人在进是脊髓，这样才能进行多角度的前后左右人上肢主要进行的活动就是弯曲腰部、身
【参考文献】：
期刊论文
[1]双足仿人机器人行走系统结构设计与优化[J]. 刘璞,吕栋栋,吕琼莹. 新型工业化. 2018(04)
[2]一种新型仿人机器人的设计研究[J]. 倪笑宇,王泽朝,马晨园,王仕超,王雪宇. 河北建筑工程学院学报. 2018(01)
[3]基于最优控制的仿人机器人行走振动抑制[J]. 易江,朱秋国,吴俊,熊蓉. 机器人. 2018(02)
[4]仿人机器人越障步态控制研究[J]. 杜玉红,李兴,赵地,杨朔,常运. 中国工程机械学报. 2017(01)
[5]机器人控制中的语音识别技术及机器人语音远程控制系统设计[J]. 佘明洪. 科技展望. 2016(35)
[6]基于语音识别的机器人控制技术综述[J]. 万军,吕值敏,熊建国. 科技展望. 2016(22)
[7]非特定人语音控制机器人的课程设计与实现[J]. 许超,吴新杰,王倩. 实验室研究与探索. 2016(06)
[8]基于改进遗传算法的仿人机器人步态规划研究[J]. 李学思,史豪斌,张书阁,陈泫文,王聪. 计算机工程. 2016(05)
[9]基于多传感器的人体行为识别系统[J]. 周林,雷丽平,杨龙频. 传感器与微系统. 2016(03)
[10]基于Kinect的Nao机器人动作模仿系统的研究与实现[J]. 于建均,门玉森,阮晓钢,赵少琼. 智能系统学报. 2016(02)
博士论文
[1]仿人机器人高效步行模式生成与高稳定动态行走控制方法研究[D]. 朱洪波.中国科学技术大学 2017
[2]仿人机器人肩肘腕关节及臂的设计[D]. 张亮.燕山大学 2016
硕士论文
[1]仿人机器人的设计与研究[D]. 张雨.青岛科技大学 2017
[2]小型仿人机器人步态分析及越障步态在线规划研究[D]. 李兴.天津工业大学 2017
[3]基于VxWorks系统的嵌入式TCP/IP协议栈的研究与实现[D]. 邓小红.西北农林科技大学 2014
[4]仿人机器人步态规划及仿真的研究[D]. 李萍.青岛科技大学 2014
[5]双足机器人的步态规划和步行控制研究[D]. 卢嘉敏.广东工业大学 2013
本文编号：3559875
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