隨著科技的進步,社會的發(fā)展,機器人技術成為當下越來越熱門的研究領域,仿人機器人更是機器人技術領域中研究的重點。運動控制一直是仿人機器人研究的熱點問題之一,而步行運動又是其中的關鍵,在復雜的實時動態(tài)環(huán)境中,如何實現(xiàn)快速且穩(wěn)定的步行運動,仍然缺少一個通用的解決方案。本文以RoboCup仿真3D比賽平臺為依托,分別從仿人機器人運動學建模、仿人機器人步態(tài)參數(shù)優(yōu)化、仿人機器人碰撞環(huán)境下穩(wěn)定步行三個方面為切入點,研究碰撞環(huán)境下雙足仿人機器人快速穩(wěn)定步態(tài)的優(yōu)化與實現(xiàn)。本文所做工作主要如下:(1)總結了仿人機器人步態(tài)規(guī)劃的理論和方法。篩選出影響步態(tài)速度和穩(wěn)定性的關鍵參數(shù)并對其進行分類,分析了步態(tài)參數(shù)優(yōu)化問題現(xiàn)狀,引入協(xié)方差矩陣自適應進化策略(CMA-ES)理論,并分析了CMA-ES理論應用在該問題上的缺陷。(2)為實現(xiàn)仿人機器人快速穩(wěn)定的步行,提出一種基于螺旋模型的仿人機器人步態(tài)參數(shù)優(yōu)化算法。該算法結合分治法和螺旋模型的思想,將仿人機器人步態(tài)優(yōu)化問題劃分為三個子任務進行,根據不同的優(yōu)化目標分別構建CMA-ES算法優(yōu)化器并進行螺旋迭代優(yōu)化,最終獲得最佳參數(shù)值。該算法應用在HfutEngine仿真3D球隊中,機器人的相關步態(tài)測試數(shù)據驗證了該算法的有效性。(3)為解決碰撞環(huán)境下仿人機器人快速穩(wěn)定的步行問題,本文提出一種基于雙臂擺動的仿人機器人外力力矩矯正方法,通過擺臂消除碰撞條件下的外力力矩,實現(xiàn)仿人機器人在碰撞條件下更穩(wěn)定的步行。最終,經過實驗及相關應用測試,驗證了該方法具有一定效果。
【學位單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TP242
【部分圖文】：

圖 1. 1 仿人機器人Fig 1. 1 Humanoid robot履帶式和爬行式等機器人，仿人機間更大，甚至可以代替人類完成高好適應各種崎嶇不平的路面、更強由于其具有巨大的控制器設計空間仿人機器人行走時的平衡是一個挑系數(shù)最高的雙足運動。在機器人技種運動形式。仿人機器人是以人體廣闊的應用前景，但由于受到計算學理論、結構學、材料學、微電子[9]，至今仍處于研究階段，未能很好須要實現(xiàn)在走穩(wěn)走好的基礎上加入

第一章 緒論，或讓機器人完全控制汽車。視覺伺服方案利用道路圖像的特征為方向盤中心驅動汽車提供參考角度。同時，Kalman 濾波器將光學 OW 和加速度計結合起來，以估計汽車的線速度，并相應地計算以所需速度行駛的油門指方向盤和油門踏板參考信號發(fā)送給機器人控制，以實現(xiàn)仿人機器人的駕駛任1.3 國內外研究進展及研究熱點國外的研究人員在 20 世紀 60 年代才開始研究用機器人模擬人的一系列即仿人機器人），雖然開始研究的時間稍晚了些，但是仿人機器人的發(fā)展速。真正意義上的第一個仿人機器人在 1973 年出現(xiàn)，是由日本的早稻田大學 WABOT-1[14]，WABOT-1 機器人可以像人一樣進行雙足行走，還可以通過力系統(tǒng)和語音系統(tǒng)進行簡單的交流。圖 1.2 為 WABOT-1 仿人機器人的外觀 WABOT-1 上進行進一步的改進，又提出了 Weibian2 和 Holiday-2 機器人。

第一章 緒論，或讓機器人完全控制汽車。視覺伺服方案利用道路圖像的特征為方向盤中心驅動汽車提供參考角度。同時，Kalman 濾波器將光學 OW 和加速度計結合起來，以估計汽車的線速度，并相應地計算以所需速度行駛的油門指方向盤和油門踏板參考信號發(fā)送給機器人控制，以實現(xiàn)仿人機器人的駕駛任1.3 國內外研究進展及研究熱點國外的研究人員在 20 世紀 60 年代才開始研究用機器人模擬人的一系列即仿人機器人），雖然開始研究的時間稍晚了些，但是仿人機器人的發(fā)展速。真正意義上的第一個仿人機器人在 1973 年出現(xiàn)，是由日本的早稻田大學 WABOT-1[14]，WABOT-1 機器人可以像人一樣進行雙足行走，還可以通過力系統(tǒng)和語音系統(tǒng)進行簡單的交流。圖 1.2 為 WABOT-1 仿人機器人的外觀 WABOT-1 上進行進一步的改進，又提出了 Weibian2 和 Holiday-2 機器人。
【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 張茂川;蔚偉;劉麗麗;;仿人機器人理論研究綜述[J];機械設計與制造;2010年04期

2 陳佳品,程君實,席裕庚;四足機器人對角小跑直線步行的虛擬模型[J];上海交通大學學報;2001年12期

相關博士學位論文 前2條

1 付根平;仿人機器人的步態(tài)規(guī)劃和步行控制研究[D];廣東工業(yè)大學;2013年

2 敬成林;雙足機器人穩(wěn)定行走的仿人預測控制方法研究[D];重慶大學;2011年

相關碩士學位論文 前4條

1 孔令文;雙足機器人步態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)設計[D];吉林大學;2018年

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

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本文編號：2878552