四足机器人运动规划与平衡控制

发布时间：2021-08-02 11:47

　　近年来,核电比重在中国逐步上升,在国家的建设和人民的生活中发挥着巨大的作用。但是2011年日本福岛发生的核泄漏事故让各国思考如何能够在类似的核电站事故中将损失减小到最小。本课题来源于国家973计划重点基础研究项目“核电站紧急救灾机器人的基础科学问题”。本文将以核电站救灾为任务的四足机器人作为研究对象,以改善机器人运动过程中稳定性为目标。首先,本文研究了四足机器人在运动过程中的稳定性条件,形成了基于重心和零力矩点（ZMP）的稳定性判据,基于稳定性判据得到了四足机器人运动过程中的双支撑三角形稳定区域序列;在此基础上,本文提出了多种带重心固定相的四足机器人轨迹规划,相比于重心在摆腿期间随动的轨迹规划,有效地改善了运动过程中的稳定性;在轨迹规划的具体实施中,针对四足机器人运动过程中存在的环境干扰,本文设计了基于机器人足尖伸缩的平衡控制器,在不依赖机构扭矩输出单元的前提下,提出了一种四足机器人平衡控制策略;最后,对于核电站紧急救灾环境下存在的复杂地形情况,基于逻辑回归模型和专家学习策略,提出了一种最优落足点选择方法。本文基于Matlab和机器人仿真平台RecurDyn,对所提出的轨迹规划,平衡控... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 研究背景与意义
    1.2 四足机器人的国内外研究现状
        1.2.1 机器人的分类
        1.2.2 国外研究现状
        1.2.3 国内研究现状
        1.2.4 四足机器人的主要研究方法
    1.3 论文的结构与主要研究内容
第二章 四足机器人稳定性判据
    2.1 基于重心的四足机器人稳定性判据
    2.2 特定步序爬行步态下双支撑三角形稳定区域分析
    2.3 基于零力矩点（ZMP）的四足机器人稳定性判据
    2.4 Recur Dyn仿真环境概述
    2.5 四足机器人的坐标系
    2.6 腿机构设计与逆动力学反解
    2.7 本章小结
第三章 基于双支撑三角形稳定区域的运动轨迹规划
    3.1 带固定相的重心及摆动腿足尖轨迹规划及验证
    3.2 最大稳定裕度条件下重心及摆动腿足尖轨迹规划及验证
    3.3 匀速运动下重心及摆动腿足尖轨迹规划及验证
    3.4 基于零力矩点 (ZMP) 稳定性判据的轨迹规划及验证
    3.5 本章小结
第四章 平衡控制方法
    4.1 平衡控制问题的提出
    4.2 平衡控制策略
    4.3 平衡控制器设计及验证
    4.4 本章小结
第五章 基于逻辑回归模型的落足点选择算法
    5.1 核电站救灾环境下的复杂地形
    5.2 回归问题和逻辑回归模型
        5.2.1 回归问题的基本概念
        5.2.2 逻辑回归模型
    5.3 落足点选择算法
    5.4 仿真验证
    5.5 本章小结
第六章 全文总结与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
攻读学位期间参与的项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析BigDog四足机器人[J]. 丁良宏,王润孝,冯华山,李军.  中国机械工程. 2012(05)
[2]四足步行机器人力位混合控制的实验研究与分析[J]. 胡贵钱,王菊芬.  实验技术与管理. 2004(05)
[3]基于虚拟模型的四足机器人直觉控制[J]. 陈佳品,程君实,席裕庚.  上海交通大学学报. 2002(08)
[4]四足机器人对角小跑直线步行的虚拟模型[J]. 陈佳品,程君实,席裕庚.  上海交通大学学报. 2001(12)

博士论文
[1]四足机器人步态规划与平衡控制研究[D]. 刘飞.中国科学技术大学 2010
[2]四足机器人稳定行走规划及控制技术研究[D]. 王鹏飞.哈尔滨工业大学 2007



本文编号：3317509