基于倒立摆模型的仿人机器人走斜坡步态规划

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ffyy5051
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
随着仿人机器人硬件水平的不断提高,仿人机器人的研究领域不断被拓宽和深入,已经成为了机器人学研究中最受瞩目的课题之一。其中,直立行走的步态规划是仿人机器人技术的基础和重点。针对仿人机器人的关节具有较大灵活性的特点,实现机器人走斜坡、爬楼梯等复杂动作成为仿人机器人步态规划研究中新的课题。   本文以斜坡环境为研究背景,提出了一种基于线性倒立摆模型的走斜坡步态规划的方法。文中以步态规划为主线,以双足仿人机器人、斜坡环境和倒立摆模型为研究对象进行了如下工作与分析。   首先,本文以华南理工大学第一代仿人机器人SCUT-I为研究对象,通过对其机械结构的分析,建立了仿人机器人简化模型,并在此基础上,进行正运动学分析和逆运动学求解。同时,通过动量,角动量以及零力矩点的定义,介绍了包括速度、加速度等“多阶”运动信息的机器人ZMP计算公式,为SCUT-I机器人实现稳定、快速行走提供运动学和动力学的控制基础。   其次,对斜坡进行数学描述以及确定SCUT-I机器人在斜坡中的位姿模式,进一步分析机器人在斜坡模型中的状态及机器人各个关节的空间可行域,建立机器人走斜坡的约束条件。同时介绍了三维线性倒立摆的特性以及基于三维线性倒立摆模型的仿人机器人的步态模式生成,重点介绍了双足支撑期的插入及参数控制。   再次,对仿人机器人步态规划的一般流程进行了介绍,在此基础上,提出了基于三维线性倒立摆模型的SCUT-I仿人机器人走斜坡步态规划的方法,并通过实验规划出机器人走斜坡过程中髋关节和踝关节的时空关系曲线;然后通过各个关节的运动轨迹计算出机器人走斜坡过程中各个时刻的关节角度,实现关节控制,最终保证机器人按规划的轨迹顺利行走。   最后,对于基于倒立摆模型的走斜坡步态规划方法的有效性进行了验证,并对用此方法规划出来的走斜坡步态的稳定性进行了判定。
其他文献
内存空间始终是计算机系统最重要的资源。有限的内存资源需要小心保存和适时回收。对内存空间最主要的耗费一般就是创建对象。当应用程序不再需要使用创建的对象时,就需要释放
在信息安全越来越难以保证的今天,操作系统易用性和安全性的矛盾日益突出,主流操作系统虽有很好的易用性,但是其安全性不强;而自主设计的安全操作系统因应用软件的不足而表现出较
Fuzzy C-Means(FCM,模糊C均值聚类)属于基于划分的聚类算法类别,自算法提出至今已40余年,众多学者深入研究发展出大量改进型算法,被用以分析处理来自各行各业、种类繁多的数
随着嵌入式技术的发展和无线通信技术的广泛应用,以移动智能终端为载体的移动地理信息系统(Mobile GIS)已成为地理信息系统研究的热点。嵌入式GIS是集导航、定位、地图查询和空
随着信息化时代的到来,数据库技术不断发展,数据库中存储的数据量急剧增加,如何从海量数据中找出人们最感兴趣的信息,为人们做出有效的决策服务,成为了一项重要的研究课题。Skylin
随着当今世界的技术的进步,机器人在很多情况下代替了人在远端作业,特别是一些危险的工作环境。机器人的虚拟仿真技术应运而生,其使得操作者在遥操作中对远端的工作环境有了虚拟
血液透析技术被广泛应用于肾脏病患者的治疗当中,血液透析机则是血液透析治疗中的主要设备之一。正确诊断血液透析机的故障类型对提高血液透析治疗安全性具有重要的意义和实用价值。本文针对血液透析机的故障特点采用了自组织特征映射(S0M)神经网络对其进行了诊断研究。具体如下:首先,阐述了血液透析治疗的发展历程和神经网络技术的发展历程,并针对于自组织特征映射神经网络做了研究。根据血液透析机的工作过程总结了血液透
数据挖掘是数据处理的一种重要研究方法,关联规则挖掘是数据挖掘技术中的一个重要的研究方向。传统的关联规则挖掘算法大都认为产生的关联规则是永恒有效的,没有考虑到规则的变