基于虛擬樣機(jī)的仿人機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃方法的研究.pdf

1、機(jī)器人技術(shù)是當(dāng)今世界最前沿的研究領(lǐng)域之一，其中仿人機(jī)器人是最具有代表性的智能機(jī)器人，因?yàn)榉氯藱C(jī)器人外觀和人類相仿，采用雙足行走，相對(duì)其他形態(tài)的機(jī)器人對(duì)環(huán)境有更好的適應(yīng)能力。仿人機(jī)器人可以取代人類完成高危作業(yè)等工作，在航空、軍事等領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。在仿人機(jī)器人的研究方向里，對(duì)機(jī)器人的步態(tài)進(jìn)行合理的規(guī)劃，使得機(jī)器人能夠在目標(biāo)環(huán)境中穩(wěn)定行走是核心問題。本課題以實(shí)驗(yàn)室自主仿人機(jī)器人為背景，以仿人機(jī)器人的虛擬樣機(jī)為平臺(tái)，對(duì)雙足機(jī)器人的步態(tài)規(guī)

2、劃方法和行走穩(wěn)定性進(jìn)行研究。主要工作如下：
　　1.以實(shí)體機(jī)器人為模型，采用 D-H法則對(duì)機(jī)器人進(jìn)行建模，將機(jī)器人簡(jiǎn)化為七連桿模型，對(duì)該機(jī)器人整體建立全局坐標(biāo)系，同時(shí)以各個(gè)桿件的質(zhì)心為原點(diǎn)，分別確立其局部坐標(biāo)系；通過D-H矩陣法建立機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)型模型和逆運(yùn)動(dòng)型模型，從而得到機(jī)器人位姿和重要關(guān)節(jié)角度的關(guān)系，根據(jù)機(jī)器人位姿矩陣求逆解，推導(dǎo)出各個(gè)關(guān)節(jié)的角度，這是步態(tài)規(guī)劃的基礎(chǔ)。最后，通過動(dòng)力學(xué)方程，在機(jī)器人步行單足和雙足支撐階段建立動(dòng)

3、力學(xué)模型。對(duì)步行機(jī)器人的穩(wěn)定條件進(jìn)行分析，分別得出低速行走狀態(tài)下的靜態(tài)行走的重心位置和快速行走狀態(tài)下的ZMP點(diǎn)的計(jì)算公式。
　　2.以零力矩點(diǎn)作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先根據(jù)機(jī)器人的步行中的約束條件，利用三次插值的方法，求解出各個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡，再根據(jù)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，求解出實(shí)際的ZMP的運(yùn)動(dòng)軌跡，將實(shí)際的運(yùn)動(dòng)軌跡和理想軌跡做對(duì)比，逐步改進(jìn)機(jī)器人步行參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的穩(wěn)定行走。
　　3.建立虛擬樣機(jī)平臺(tái)，首先