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文檔簡介
1、不同于輪式、履帶式和多足式等機器人運動時的穩(wěn)定支撐,步行的穩(wěn)定性一直是雙足仿人步行機器人的主要技術難點,尤其是快速的動態(tài)步行,對穩(wěn)定性提出了更高的要求。為了解決這一問題,除了要求結構設計合理和控制系統(tǒng)優(yōu)良外,合理的步態(tài)規(guī)劃也是解決這一問題的關鍵。因此,步態(tài)規(guī)劃一直是仿人機器人的研究熱點之一。本文以已有的小型仿人機器人為研究對象,對其進行了步態(tài)規(guī)劃的研究。首先,對仿人機器人的運動學建模方法進行了研究,并結合機器人樣機的結構尺寸、質量和自由
2、度的配置,采用廣義坐標法,在其前向和側向分別建立了運動學模型,并進行了正逆運動學求解,為后續(xù)步態(tài)規(guī)劃奠定基礎。其次,以ZMP(零力矩點)作為穩(wěn)定判據(jù),對仿人機器人的動態(tài)步行進行了規(guī)劃。討論了仿人機器人行走時的穩(wěn)定性,并推導了ZMP坐標的計算公式。對機器人行走時應滿足的約束條件進行了分析和說明,并采用基于三次樣條函數(shù)的五點式規(guī)劃法對動態(tài)步行進行了參數(shù)化設計,得到了具有靈活性和適應性的步態(tài)。在此基礎上,利用Matlab遺傳算法工具箱,以ZM
3、P穩(wěn)定裕度最大和關節(jié)驅動力矩最小作為優(yōu)化目標,采用多目標遺傳算法對步態(tài)參數(shù)進行了優(yōu)化,并將優(yōu)化后的步態(tài)參數(shù)在Matlab和ADAMS中進行了仿真驗證,仿真結果證明了本文所采用的規(guī)劃方法可以實現(xiàn)仿人機器人穩(wěn)定的動態(tài)步行。最后,在小型仿人機器人實驗平臺上進行了機器人的動態(tài)行走實驗,實現(xiàn)了物理樣機的動態(tài)穩(wěn)定步行,從而進一步證明了理論研究的正確性。此外,初步研究了仿人機器人完成俯臥撐等復雜動作的規(guī)劃方法,并進行了仿真和物理樣機實驗,實現(xiàn)了預定的
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