仿人双足机器人步态规划及稳定性研究

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机器人是世界上高新技术的代名词之一,不同类型机器人的发展与特定机器人各项功能的逐渐完善,使其在不同的程度上极大的影响着人们的生产与生活的方式。机器人技术的不断发展,也使得仿人机器人受到很多研究者的广泛的关注。仿人双足机器人是集设计制造、程序控制、软件设计、人体生物学等前沿学科理论于一体的高新技术产品。仿人双足机器人由于体积小、适应环境能力强、对环境适应性强、消耗能量小、有较大的移动范围等特点,持续成为研究工作者不断探索的领域,这也使得对双足机器人的研究工作变得非常的有必要。本文围绕着双足机器人步态规划做了以下工作:(1)对国内外大量研究双足机器人的相关文献进行了详细的阅读分析并将其整理归纳,较为详细的说明了国内外研究双足机器人不同领域的历史发展状况。(2)建立了的双足机器人连杆模型,给出模型的自由度设计及各个关节角度范围的设定,在此基础上对双足机器人进行了正运动学和逆运动学的分析。(3)在现有的ZMP稳定性判据的基础上,给出基于ZMP理论的步态规划的方法,结合建立的相应的模型,得到了基于模型的步行运动规律,为步态规划奠定基础。(4)采用三次样条函数插值法,对机器人的行走轨迹进行相关的轨迹规划。在轨迹规划完成的基础上,依据建立简单的倒立摆模式进行仿真,获得了机器人在满足客观约束条件下的最优的运动轨迹。(5)为保证在实际运动时的质心轨迹与预先规划设计的轨迹保持一致,同时也为了增加机器人保持自身稳定性的能力,本论文运用仿真设计规划出了双足机器人运动状态时的稳定的步态轨迹,用以确定其运动时的稳定性。本课题在对双足机器人运动学模型、步态规划及其运动轨迹优化的分析研究之后,做了对双足机器人进行了运动学分析、步态规划及运动轨迹优化的相关研究分析。采用设计的算法以保证质心的实际轨迹与预先规划的轨迹一致,并对双足机器人的稳定行走进行了规划和仿真,以保证了其稳定性的设计。
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