本文關(guān)鍵詞：基于預(yù)觀控制的仿人機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃與穩(wěn)定控制

  更多相關(guān)文章： 仿人機(jī)器人 預(yù)觀控制 步態(tài)規(guī)劃 穩(wěn)定控制

【摘要】：穩(wěn)定行走能力是仿人機(jī)器人服務(wù)人類的必要前提,因此也成為仿人機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)一直備受關(guān)注且重點(diǎn)研究的熱門課題之一。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于仿人機(jī)器人穩(wěn)定行走的研究非常廣泛,而預(yù)觀控制理論根據(jù)未來的ZMP(零力矩點(diǎn))信息對(duì)當(dāng)前的質(zhì)心狀態(tài)做出調(diào)整,數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單且生成的軌跡平滑,因此是仿人機(jī)器人穩(wěn)定行走研究領(lǐng)域內(nèi)非常重要的一種方法。但目前基于預(yù)觀控制理論的穩(wěn)定行走研究多針對(duì)受到擾動(dòng)時(shí)微量調(diào)整質(zhì)心或ZMP軌跡,并不能根據(jù)擾動(dòng)情況調(diào)整落腳點(diǎn),且實(shí)時(shí)性有待于進(jìn)一步提高。本文基于預(yù)觀控制理論,加入抗干擾控制策略,并進(jìn)一步提高算法的實(shí)時(shí)性,提出了基于預(yù)觀控制的仿人機(jī)器人行走步態(tài)規(guī)劃與穩(wěn)定控制方法。首先,針對(duì)ZMP跟蹤精度與算法實(shí)時(shí)性相矛盾的問題,本文在使用預(yù)觀控制理論時(shí),通過減小預(yù)觀時(shí)間來提高質(zhì)心軌跡生成的實(shí)時(shí)性;另一方面通過多連桿模型對(duì)倒立擺模型進(jìn)行補(bǔ)償,彌補(bǔ)因?yàn)槟Ｐ驮驇淼腪MP跟蹤誤差大的問題,解決了ZMP跟蹤精度與算法實(shí)時(shí)性間的矛盾。其次,針對(duì)目前基于預(yù)觀控制理論的研究不能根據(jù)擾動(dòng)情況調(diào)整落腳點(diǎn)的問題,本文提出了基于預(yù)觀控制理論的仿人機(jī)器人抗擾動(dòng)控制策略,當(dāng)機(jī)器人受到外界干擾時(shí),通過使用倒立擺飛輪模型計(jì)算外界干擾對(duì)機(jī)器人ZMP的影響情況來決定是否調(diào)整落腳點(diǎn)以適應(yīng)外界干擾所帶來的不穩(wěn)定因素。此外,針對(duì)機(jī)器人位置控制所帶來的觸地沖擊力過大的問題,本文提出了仿人機(jī)器人柔順著地控制器,有效減小仿人機(jī)器人腳底板觸地時(shí)的沖擊力,進(jìn)一步增強(qiáng)仿人機(jī)器人行走穩(wěn)定性。最后,建立了基于Adams動(dòng)力學(xué)仿真軟件的虛擬樣機(jī),并通過仿真驗(yàn)證了多連桿模型補(bǔ)償?shù)挠行院头氯藱C(jī)器人行走抗擾動(dòng)控制器的有效性。并進(jìn)行了BHR-5仿人機(jī)器人平臺(tái)多連桿模型補(bǔ)償和行走抗擾動(dòng)實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證了基于預(yù)觀控制的仿人機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃與穩(wěn)定控制方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：仿人機(jī)器人 預(yù)觀控制 步態(tài)規(guī)劃 穩(wěn)定控制
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-24
• 1.1 本文研究目的和意義9-11
• 1.2 仿人機(jī)器人國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-19
• 1.3 仿人機(jī)器人行走穩(wěn)定控制研究現(xiàn)狀19-22
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容22-24
• 第2章 基于預(yù)觀控制的仿人機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃24-46
• 2.1 概述24
• 2.2 預(yù)觀控制器24-34
• 2.2.1 倒立擺模型24-28
• 2.2.2 ZMP的定義與計(jì)算28-31
• 2.2.3 預(yù)觀控制理論31-34
• 2.3 仿人機(jī)器人行走步態(tài)軌跡生成器34-41
• 2.3.1 ZMP軌跡規(guī)劃34-36
• 2.3.2 軌跡生成器36-41
• 2.4 仿人機(jī)器人倒立擺模型誤差補(bǔ)償控制器41-45
• 2.4.1 仿人機(jī)器人多連桿模型ZMP計(jì)算41-42
• 2.4.2 倒立擺補(bǔ)償控制器42-44
• 2.4.3 補(bǔ)償結(jié)果及分析44-45
• 2.5 本章小結(jié)45-46
• 第3章 仿人機(jī)器人抗擾動(dòng)控制46-54
• 3.1 概述46
• 3.2 抗擾動(dòng)控制器46-50
• 3.3 行走穩(wěn)定控制器50-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 第4章 仿真與實(shí)驗(yàn)54-75
• 4.1 概述54
• 4.2 仿真與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)54-58
• 4.2.1 仿真平臺(tái)構(gòu)建54-56
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)介56-58
• 4.3 仿真驗(yàn)證58-68
• 4.3.1 仿真參數(shù)與判定依據(jù)58-62
• 4.3.2 基于預(yù)觀控制的行走仿真驗(yàn)證62-63
• 4.3.3 多連桿模型補(bǔ)償行走仿真驗(yàn)證63-65
• 4.3.4 抗擾動(dòng)行走仿真驗(yàn)證65-68
• 4.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證68-74
• 4.4.1 多連桿補(bǔ)償后仿人機(jī)器人行走實(shí)驗(yàn)68-69
• 4.4.2 穩(wěn)定行走控制器行走實(shí)驗(yàn)69-74
• 4.5 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-84
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單84-85
• 致謝85

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙鐵軍,趙明揚(yáng),單光坤,王洪光,陳書宏;仿人機(jī)器人柔性腰部機(jī)構(gòu)研究[J];機(jī)器人;2003年02期

2 汪光,黃強(qiáng),李科杰;基于仿人機(jī)器人自身約束條件的行為調(diào)節(jié)步行控制[J];探測(cè)與控制學(xué)報(bào);2003年S1期

3 ;我國(guó)仿人機(jī)器人研究實(shí)現(xiàn)重大突破——“十五”863計(jì)劃?rùn)C(jī)器人技術(shù)主題近期成果簡(jiǎn)介[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2003年01期

4 ;質(zhì)疑“仿人機(jī)器人”[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2003年03期

5 李艷杰,徐繼寧,王侃;仿人機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀及其腰關(guān)節(jié)的作用[J];沈陽(yáng)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2004年01期

6 鐘華,吳鎮(zhèn)煒,卜春光;仿人機(jī)器人系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2005年S1期

7 李允明;;國(guó)外仿人機(jī)器人發(fā)展概況[J];機(jī)器人;2005年06期

8 李艷杰,趙鐵軍,談大龍,吳鎮(zhèn)煒,鐘華;仿人機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀及其腰部機(jī)構(gòu)研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2005年04期

9 ;仿人機(jī)器人開辟應(yīng)用新領(lǐng)域[J];伺服控制;2005年05期

10 ;仿人機(jī)器人系統(tǒng)[J];科學(xué);2006年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 鐘華;吳鎮(zhèn)煒;卜春光;;仿人機(jī)器人系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[A];第三屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

2 李國(guó)進(jìn);易丐;;仿人機(jī)器人的一種雙向動(dòng)力學(xué)建模方法[A];中南六�。▍^(qū)）自動(dòng)化學(xué)會(huì)第二十九屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

3 趙鐵軍;趙明揚(yáng);;仿人機(jī)器人柔性腰部機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[A];制造業(yè)與未來中國(guó)——2002年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2002年

4 于爽;張永德;;一種仿人機(jī)器人面部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[A];2002年黑龍江省機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2002年

5 李艷杰;鐘華;吳鎮(zhèn)煒;李斌;;仿人機(jī)器人腰機(jī)構(gòu)控制及分析實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究[A];第二屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

6 王少鋒;王崴;張進(jìn)華;洪軍;;基于生物力學(xué)特性仿人機(jī)器人的研究[A];全國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)高層論壇暨第七屆制造業(yè)自動(dòng)化與信息化技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

7 王申江;郭祖華;;仿人機(jī)器人下蹲動(dòng)作的最優(yōu)控制[A];北京力學(xué)會(huì)第20屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2014年

8 ;一種仿人機(jī)器人面部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(英文)[A];2002年黑龍江省機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2002年

9 龔海里;李斌;張國(guó)偉;王聰;鄭懷兵;;仿人機(jī)器人伺服靈巧手臂模塊化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)第十二屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

10 周珂;馮帥;孫增圻;華芳;徐正光;;仿人機(jī)器人步態(tài)模型的抗干擾分析[A];2007年足球機(jī)器人大會(huì)論文集[C];2007年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 本報(bào)記者 李凝;讓“仿人機(jī)器人”走出實(shí)驗(yàn)室[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

2 本報(bào)記者付毅飛;仿人機(jī)器人能亮相奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)嗎？[N];科技日?qǐng)?bào);2003年

3 記者 李凝;仿人機(jī)器人會(huì)打太極拳[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

4 國(guó)防科技大學(xué) 潘獻(xiàn)飛 譚紅力;仿人機(jī)器人新新“人類”[N];計(jì)算機(jī)世界;2002年

5 史曉波;仿人機(jī)器人能打太極拳[N];科技日?qǐng)?bào);2002年

6 記者 李江濤;仿人機(jī)器人“匯童”首次亮相[N];人民日?qǐng)?bào);2005年

7 吉星　本報(bào)記者 郭俊峰;首屆仿人機(jī)器人“奧運(yùn)會(huì)”開幕[N];黑龍江日?qǐng)?bào);2010年

8 記者 付毅飛 劉恕 李凝;我國(guó)仿人機(jī)器人竟是“武林高手”[N];科技日?qǐng)?bào);2005年

9 記者 汪永安;仿人機(jī)器人“智能腳”研制獲突破[N];安徽日?qǐng)?bào);2012年

10 ;當(dāng)夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)[N];經(jīng)濟(jì)參考報(bào);2013年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張大松;仿人機(jī)器人快速動(dòng)態(tài)作業(yè)平衡算法研究[D];浙江大學(xué);2014年

2 馬淦;仿人機(jī)器人表情與身體動(dòng)作的人機(jī)友好交互研究[D];北京理工大學(xué);2015年

3 李敬;仿人機(jī)器人乒乓球擊打運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與穩(wěn)定控制[D];北京理工大學(xué);2015年

4 李春光;仿人機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與蜂擁控制研究[D];江南大學(xué);2015年

5 張彤;仿人機(jī)器人步行控制及路徑規(guī)劃方法研究[D];華南理工大學(xué);2010年

6 湯卿;仿人機(jī)器人設(shè)計(jì)及步行控制方法[D];浙江大學(xué);2009年

7 杜鑫峰;基于視覺識(shí)別的仿人機(jī)器人足跡點(diǎn)規(guī)劃研究[D];浙江大學(xué);2011年

8 甘志剛;仿人機(jī)器人數(shù)字仿真與虛擬示教關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2009年

9 王毅;基于仿人機(jī)器人的人機(jī)交互與合作研究[D];北京科技大學(xué);2015年

10 孫逸超;仿人機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與姿態(tài)控制方法[D];浙江大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李耀;仿人機(jī)器人傳感檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2010年

2 譚海東;仿人機(jī)器人行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D];長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué);2015年

3 佘浩田;抗沖擊和過載保護(hù)的仿人機(jī)器人手臂設(shè)計(jì)[D];北京理工大學(xué);2015年

4 盧云雷;Nao仿人機(jī)器人站立狀態(tài)平衡控制研究[D];東北大學(xué);2013年

5 孫曉英;基于氣動(dòng)人工肌肉的仿人機(jī)器人設(shè)計(jì)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

6 趙磊;仿人機(jī)器人上身運(yùn)動(dòng)規(guī)劃及人機(jī)交互研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

7 鄭雪林;基于視覺伺服的仿人機(jī)器人智能抓取技術(shù)研究[D];東北大學(xué);2013年

8 蔣龍威;基于NAO的仿人機(jī)器人行走控制研究[D];東北大學(xué);2013年

9 薛建;基于CMA-ES算法的足球仿人機(jī)器人步態(tài)研究與實(shí)現(xiàn)[D];合肥工業(yè)大學(xué);2014年

10 張文;仿人機(jī)器人斜面行走的步態(tài)規(guī)劃[D];北京理工大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1090683