仿人机器人足部感知系统集成与步行稳定性研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gswwg
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
仿人机器人技术发展的关键在于首要实现其双足行动行走的稳定性,才能对其更广泛的应用进行深入的探究。如何增强其在未知环境中的适应能力一直是研究的重点和热点问题。国内外相关研究机构一直致力于仿人机器人仿生步态规划及稳定控制方法的研究,虽然稳定行走技术已经取得较大突破,但是距离实用化还有很大差距,其中,步态信息和地面环境状况实时感知和获取的信息量不足是主要的制约因素之一。   基于此,本文以863重点项目“仿人机器人移动作业协调关键技术和系统集成”和面上项目“仿人机器人集成化足部感知系统”为研究背景,深入开展仿人机器人足部感知系统集成、信息获取及其在步态稳定性控制方面的理论和实验研究,为进一步探索更有效的稳定安全行走新方法提供技术支撑,为在不同地面环境下研究双足机器人自适应运动控制和模拟人类的柔性行走技术提供理论分析与实验研究平台。   为此,本论文开展的主要研究工作如下:   1)第一章,介绍了目前国内外仿人机器人技术及其足部系统研究的发展状况,总结了基于足部力信息的稳定性控制、足部系统形式以及存在的问题;然后指出本学位论文的研究出发点、立项背景和目的意义,明确本学位论文的研究思路和结构。   2)第二章,从仿人机器人足部在实现步态稳定性控制中的功能角度出发,通过直观分析人体步态运动特征,建立简化的人体下肢运动参数化模型,揭示人体步行的参数化特征及其平衡策略;针对人体步态运动过程中足部的运动生物力学特征,研究人体足部在保持稳定步态过程中主要外在表现信息(反力、压力分布、姿态等信息)的测试手段和实验获取方法,及其在仿人机器人步态稳定控制中的作用。   3)第三章,借鉴人类步态特征及其平衡机理,建立仿人机器人多连杆机构参数化运动模型,对比分析机器人支撑足与地面间各种接触状态下的稳定性判据原理,为步态规划、控制模型简化、以及足部感知系统集成与参数的选择提供了实验设计和理论分析等依据。进一步探讨足部感知能力(信息获取类型及方式等)在仿人机器人实现环境自适应的稳定控制中的作用和必要性。   4)第四章和第五章,针对仿人机器人行走过程中各种地面环境信息感知需要,通过理论分析和实验研究相结合,研究具有复杂地面环境感知能力的集成化足部感知系统平台构建及信息获取与处理方法,完成多传感器系统的有效配置和集成一体化结构设计,并设计相应的信号采集和处理系统,实现行走过程中地面反力、足部接触位置、地形水平倾角以及足部姿态信息实时获取,与仿人机器人中央控制系统(CCSR)通过标准化数字接口实现信息传输。   5)第六章,从仿人机器人足部信息及其获取与步行稳定性控制理论的相关性分析入手,在此基础上建立足-地接触模型,重点分析足部力信息(反力及压力分布信息)与机器人稳定性关系;最后在仿人机器人BHR-2平台上,开展了足部感知系统模块集成、系统联调和步行实验验证。   6)第七章首先总结本学位论文的取得的主要工作进展和创新之处,结合论文工作以及仿人机器人技术的研究的实用化需求,指出了后续研究工作中需进一步深入研究的着重点、方向以及拟解决的关键问题。
其他文献
中厚钢板是工业发展不可缺少的钢材品种,它的生产量较大且需求量在逐年增加,提高中厚钢板的成材率对于降低原材料的消耗、降低生产成本具有十分重要的意义.平面形状控制技术
纳米压印技术是一种低成本、高产出、有广阔的应用前景的下一代纳米图案制备技术。纳米压印技术按照固化方式不同可以分为:热纳米压印技术和紫外光纳米压印技术。由于热纳米
北京正负电子对撞机和北京谱仪于2003~2008年升级改造为北京正负电子对撞机Ⅱ和北京谱仪Ⅲ。北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)是一台高亮度、多束团的对撞机,设计亮度比BEPC高100倍
该文详细讨论了快速、浮动给定电流式无超调控制系统及120A双单端复合式IGBT主电路的设计,并着重探讨了控制电路方案的论证及选择、控制电路结构的数学分析、输出电流及输出
有机和聚合物光、电材料的研究目前比较活跃的研究课题,微波辐照技术是一种广泛应用的高新技术,其应用的范围涉及化学、材料科学的各个领域.该研究的目的在于将微波辐照技术
学位
多通道线圈和并行成像技术已被MRI领域广泛应用,但目前多通道线圈研发在0.5T永磁磁共振系统上做得相对较少,并行成像技术在高加速因子的时候也面临重建图像质量较差的技术瓶颈
高精度的幅度相位控制越来越成为国际上数字低电平研究的热点和难点。在未来加速器的低电平控制系统中,幅度和相位的控制精度要求越来越高,比如国际直线加速器(JLC)要求控制
本文较为系统地研究了SiO2无机微米/纳米微球在含有多种表面活性剂的十二烷溶液中的带电行为。  SiO2广泛存在于自然界中,它与其它矿物共同构成了岩石,天然存在形式有结晶态
期刊