基于三连杆动力学模型的仿人机器人站立平衡控制

发布时间：2017-07-14 10:09

  本文关键词：基于三连杆动力学模型的仿人机器人站立平衡控制

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【摘要】：为了解决仿人机器人抗扰动站立平衡控制问题,提出了一种三连杆动力学模型作为仿人机器人的简化模型,该模型充分考虑了机器人腿部、身体和手臂的连杆分布质量,相比于传统的线性倒立摆模型或者飞轮倒立摆模型具有更高的精确性.基于这种模型,设计了仿人机器人的站立抗扰动平衡控制器.首先将仿人机器人模型简化为三连杆动力学模型,通过参数辨识方法获取结构化的参数,并经过线性化处理,将复杂的非线性动力学模型线性化.然后采用线性二次调节器(LQR)设计机器人的平衡控制器.实验在仿人机器人KONG-II上进行,通过将机器人踝关节设置成具有一定阻尼特性的欠驱动状态,来实现三连杆动力学模型的形式.实验结果对比了机器人采用两连杆动力学模型和三连杆动力学模型时的抗外力扰动性能,验证了本文方法的有效性和鲁棒性.
【作者单位】： 浙江大学工业控制技术国家重点实验室;浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室;
【关键词】： 仿人机器人 站立平衡控制 三连杆动力学模型 线性二次调节器
【基金】：国家自然科学基金(51405430,61473258,U1509210) 浙江省公益技术项目(2016C33G2010137)
【分类号】：TP242
【正文快照】： 1引言(Introduction)平衡稳定性是仿人机器人站立、行走或其他活动的关键因素.当机器人受到外界未知扰动时,比如外部冲击、碰撞以及不平整的路面,机器人很容易失去平衡而摔倒.当这些无法预测的未知扰动发生时,机器人应该采取相应的控制策略来维持身体平衡.也即当处于稳定状态

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