仿人机器人步态规划及其稳定性控制研究

来源 :重庆交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:colleagelxs
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
仿人机器人除了外形具有人类的相似特征外,还具有双足步行这一区别于其它机器人的移动方式,该特点使得它受环境的制约小且灵活性较高。因此仿人机器人近几年来的相关研究受到各国学者的广泛关注。为了提高仿人机器人的行走稳定性,步态规划和稳定性研究是仿人机器人关键的技术问题。其中,仿人机器人的步态规划是步行控制的基础,步行控制是实现步态规划保证。因此本文以仿人机器人为研究对象,采用matlab为仿真实验平台,系统研究了仿人机器人的步态规划技术和步行稳定控制方法。本文的内容分为以下几个方面:  1.采用Nao机器人为对象,首先根据其连杆模型建立相应的坐标系,然后应用D-H法则与拉格朗日方法对其进行推导,建立了描述相等自由度的正运动学和动力学的方程,同时以机器人腿部关节的几何关系,用解析法建立了逆运动学方程。根据动力学方程阐述了ZMP的定义,并以此为基础研究仿人机器人在步行过程中的稳定条件,得出ZMP稳定性判据。  2.在分析传统的步态规划方法上,根据仿人机器人下半身踝、髌、膝关节在起步、脚掌离地达到最大高度、脚掌落地时的位置,采用三次样条函数插值算法分别规划仿人机器人在径向平面与侧向平面中,踝、髌、膝等主要关节的轨迹,得出仿人机器人直线步行时的棍状图。  3.以仿人机器人直线步行时单,双脚支撑期ZMP到稳定区域中心的距离为待优化变量,构造目标函数,利用微粒群优化算法对ZMP轨迹进行优化,得到在约束条件下具有最大稳定裕度的ZMP轨迹。  4.在对步态优化后进行了机器人稳定性控制研究,控制对象为仿人机器人的踝关节和肩关节,对机器人ZMP位置影响最大的踝关节采用跟踪其运动轨迹的控制方法,该方法首先根据机器人的步行特点设计模糊控制器,然后采用matlab的模糊工具箱进行推理计算,以最终的仿真结果验证设计的模糊控制器的有效性。对肩关节控制采用规划双臂摆动轨迹法,该方法首先通过ZMP位置与偏摆力矩的函数关系,算出偏摆力矩的大小,然后通过规划双臂摆动的参数化轨迹计算出与偏摆力矩方向相反的双臂摆动力矩,并用此力矩与偏摆力矩的差构建目标函数,通过对此目标函数最小值的寻优来求得能使偏摆力矩最小的双臂摆动轨迹。通过内环的的踝关节模糊控制器与外环的双臂摆动步行控制方式来增强机器人行走中的抗摔倒、抗干扰能力。
其他文献
随着世界经济贸易的发展,现代信息技术和世界运输业的发展,物流业的快速发展已成为西方发达国家运输业的一个主流趋势,物流服务已被公认为货物运输业中最为经济合理的综合服务模
由于机场航空运输量的增加及天气影响等原因,跑道入侵逐渐成为影响机场场面运行安全的重大隐患。目标识别作为跑道入侵防御系统最为基础的系统监视功能部分,能够为目标跟踪和
孩子的教育光凭满腔热情是远远不够的,还要讲求方法策略,只有方法对头,对症下药,才能触动心灵,调教出人见人爱的好孩子.家长要在关注过程,及时修剪,严慈相济,行为示范,倾注情
期刊
该论文主要进行了以下几个方面内容的研究:1.根据传统的复变共形映射理论,结合现代数值方法,提出一种基于FFT和三角插值的迭代算法,通过弦法线收敛与轮廓收敛相结合进行收敛
新闻采编工作是一项专业性很强的技术工作,是指对新闻信息的采集、整理、加工和制作的过程,主要包括采集和编辑两部分。新闻信息传播价值的大小,除了必备的硬件设施外,主要取
在TSG T7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》2号修改单执行后,电梯旁路装置作为电梯的重要装置,极大地方便了维保人员维护保养电梯,以及排除相关
中国进入社会主义市场经济阶段特别是加入WTO后,建筑市场的有序化、规范化推进取得了长足的进步,在实际推行建筑市场建筑项目招标过程中也发现还存在许多不规范的问题.该文针
粘结层是钢桥面铺装的重要组成部分,它将铺装层与钢桥面板粘结成一个整体,增强铺装层与钢桥面板的复合作用。由于在钢桥面铺装中钢桥面板与沥青混凝土铺装层界面两侧材料的力学
现代城市和农村车辆数目急剧增加,道路设施建设和通行能力受到经济投入的制约,不能满足交通需求.若发生交通事故,很容易造成交通阻塞甚至交通瘫痪,带来社会损失.所以,提高快
受现行货物运输行车组织体制和经营管理体系的制约,当前中国铁路货物运输中反映为与运输市场不相适应的主要问题是时效性差、计划性差和营销网络滞后. 根据对快捷货物运输系