本文選題：雙足人形機器人 + 步態(tài)規(guī)劃　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學》2017年碩士論文

【摘要】：雙足人形機器人也稱人形機器人,因其類人的外形和擬人的動作而深受青睞,同時關(guān)于其控制方法的研究也長期吸引著科技工作者。在過去的四五十年里人形機器人發(fā)展迅速,并且其未來的應(yīng)用空間十分廣闊。本文設(shè)計并實現(xiàn)了一款雙足人形機器人——ROBOT-Ⅰ,并針對其運動規(guī)劃和穩(wěn)定性控制進行了深入研究。雙足人形機器人最顯著的特點就是可以進行擬人步態(tài)行走,因此在現(xiàn)實環(huán)境中具有更大的優(yōu)勢,但是要實現(xiàn)雙足人形機器人眾多復(fù)雜的功能,首先必須保證機器人的步行穩(wěn)定性,因此雙足人形機器人的步態(tài)規(guī)劃和穩(wěn)定性研究具有重要意義。本文對自主研發(fā)的ROBOT-Ⅰ機器人的物理結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)作了基本的介紹,文章主要研究ROBOT-Ⅰ型機器人基于模型的步態(tài)規(guī)劃和優(yōu)化以及基于姿態(tài)檢測的穩(wěn)定性控制。從雙足人形機器人的運動學建模出發(fā),對機器人進行步態(tài)規(guī)劃和步行模式生成,并且采用陀螺儀和加速度計組成的IMU慣性導(dǎo)航模塊,以檢測機器人的姿態(tài)信息,為雙足機器人加入穩(wěn)定性反饋控制單元,對離線完成的步態(tài)規(guī)劃進行在線修正,從而使機器人對環(huán)境具有一定的適應(yīng)能力。同時,考慮到離線規(guī)劃的方法無法對規(guī)劃方法本身進行在線修改,本文提出一種改進的基于極值優(yōu)化的步態(tài)規(guī)劃方法,先根據(jù)雙足人形機器人步行過程中踝關(guān)節(jié)在關(guān)鍵點的位置,進行多項式擬合得到踝關(guān)節(jié)的運動軌跡,然后結(jié)合規(guī)劃出的ZMP(零力矩點)軌跡,通過對髖關(guān)節(jié)的約束條件,使用極值優(yōu)化的方法規(guī)劃出機器人髖關(guān)節(jié)的軌跡,從而得到雙足人形機器人在整個步行周期內(nèi)的步態(tài)規(guī)劃,為了提高在線規(guī)劃的速度,對優(yōu)化方法做出改進,仿真實驗結(jié)果證明了這種規(guī)劃方法的可行性。對理論研究得到的步態(tài)規(guī)劃算法,在ROBOT-Ⅰ機器人上進行了實驗,實驗表明,這種步態(tài)規(guī)劃算法能有效地控制機器人進行穩(wěn)定行走,并且具有較強的環(huán)境適應(yīng)能力。
[Abstract]:Biped humanoid robot, also called humanoid robot, is popular because of its humanoid shape and humanoid action. Meanwhile, the research on its control method has attracted scientists and technicians for a long time. In the past 40 or 50 years, humanoid robot has developed rapidly, and its future application space is very broad. In this paper, a biped humanoid robot, ROBOT- 鈪，

本文編號：2113995