仿人機器人步態(tài)規(guī)劃和穩(wěn)定性控制研究.pdf

1、控制論的誕生以及電子行業(yè)的高速發(fā)展，為機器人的產(chǎn)生創(chuàng)造了得天獨厚的條件，仿人機器人也從人類很早的傳說變?yōu)楝F(xiàn)實，仿人機器人誕生三十多年來，已經(jīng)形成了自己的一套獨特的理論，集機械電子信息及控制論為一體，構成了一個多學科交叉領域。
　　仿人機器人的研究是未來很有潛力的一個研究方向，可以用于服務業(yè)、娛樂業(yè)、醫(yī)療輔助、安全保障、行走助力、軍用輔助設備等各行各業(yè)，能夠很好地代替人類完成部分體力和腦力勞動。由于仿人機器人與人有很多相似之處，所以

2、能適應人類生活環(huán)境，成為人生活的一部分。
　　仿人機器人的研究有控制、步態(tài)規(guī)劃、機構優(yōu)化等方面，本文以研究步態(tài)規(guī)劃為重點，也進行了機器人控制的初步研究。本文用Webots和Matlab作為仿真工具，進行了靜態(tài)、動態(tài)和控制算法的仿真。
　　本文一二章介紹了仿人機器人的發(fā)展概況和機器人的基礎理論，推導了機器人的運動學和動力學公式，分別基于簡化動力學模型和精確動力學模型得出了ZMP與質心的聯(lián)系;在第三章，本文規(guī)劃了機器人靜態(tài)行走的

3、步態(tài)，而后分別基于ZMP用數(shù)值方法和解析方法進行了動態(tài)步態(tài)規(guī)劃，用MATLAB結合Webots進行仿真，驗證了規(guī)劃的有效性。
　　在第四章，基于簡化的動力學模型即線性倒立擺模型，建立了狀態(tài)空間表達式，設計了狀態(tài)反饋，用極點配置法得出了各狀態(tài)變量的反饋增益，將質心加速度離散化得出了步態(tài)在線補償?shù)乃惴?，該算法通過微調軀干位置來實現(xiàn)調節(jié)質心加速度的目的，進而調節(jié)ZMP位置。通過Webots仿真，驗證了該穩(wěn)定器能～定程度上提高機器人的動態(tài)