發(fā)布時間：2021-01-13 05:58

　　雙足機器人具有人類的外觀特征并直接模仿人類的步行方式,因而可以適應人類的生活和工作環(huán)境,能夠代替人類完成各種作業(yè),具有廣泛的應用前景。為提高3-D雙足機器人動態(tài)步行的規(guī)劃效率,發(fā)展3-D雙足機器人動態(tài)步行的漸近穩(wěn)定控制與切換控制方法,實現(xiàn)不確定性擾動下3-D雙足機器人動態(tài)步行的魯棒控制,本文依托國家自然科學基金面上項目“雙足機器人多源隨機不確定性建模與智能控制及其動力學仿真實驗”（11372270）、“3-D雙足機器人步態(tài)切換與多目標優(yōu)化以及隨機不確定性魯棒控制方法”（11772292）以及重大研究計劃培育項目“仿人機器人剛-柔-軟多體耦合動力學建模與全身協(xié)調控制方法”（91748126）,開展了 3-D雙足機器人的動態(tài)步行及其控制方法研究。論文的主要研究工作以及章節(jié)安排包括:第一章介紹了雙足機器人的研究背景與意義,綜述了雙足機器人步態(tài)規(guī)劃方法、步態(tài)控制方法、切換控制方法以及魯棒控制的研究現(xiàn)狀,分析了現(xiàn)有研究尚待解決的問題,進而提出了本文的研究內容。第二章介紹了 3-D雙足機器人動態(tài)步行研究中需要用到的一些基礎理論和方法,主要包括動力學建模方法、虛約束方法、周期步態(tài)規(guī)劃方法、混雜零動態(tài)... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 3-D雙足機器人步態(tài)規(guī)劃與控制的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 步態(tài)規(guī)劃的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 步態(tài)控制的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 步態(tài)切換的研究現(xiàn)狀
    1.3 3-D雙足機器人魯棒控制的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內容
第2章 3-D雙足機器人動態(tài)步行研究的基礎理論與方法
    2.1 引言
    2.2 基于拉格朗日法的動力學建模
        2.2.1 機器人連桿模型與步行假設
        2.2.2 坐標系統(tǒng)的建立
        2.2.3 混雜動力學模型
    2.3 動態(tài)步行的虛約束與零動態(tài)
    2.4 基于虛約束方法的周期步態(tài)規(guī)劃
    2.5 基于龐卡萊映射的步態(tài)穩(wěn)定性分析
    2.6 基于事件的反饋控制
    2.7 本章小結
第3章 基于步態(tài)修正的3-D雙足機器人動態(tài)步行規(guī)劃研究
    3.1 引言
    3.2 基于虛約束方法的初始步態(tài)規(guī)劃
    3.3 基于牛頓-拉夫遜迭代算法的步態(tài)修正
        3.3.1 步態(tài)的修正原理
        3.3.2 步態(tài)的修正步驟
    3.4 仿真驗證
    3.5 本章小結
第4章 非對稱3-D雙足機器人動態(tài)步行的漸近穩(wěn)定控制研究
    4.1 引言
    4.2 非對稱情形下的動力學模型
    4.3 基于啟發(fā)式變量的運動控制器設計
    4.4 非對稱情形下基于事件的反饋控制器設計
        4.4.1 控制器構建與設計目標
        4.4.2 控制器參數(shù)設計
    4.5 仿真驗證
    4.6 本章小結
第5章 3-D雙足機器人動態(tài)步行的切換控制研究
    5.1 引言
    5.2 機器人的參考步態(tài)規(guī)劃
    5.3 基于分層控制的切換控制方法
        5.3.1 基于事件的自適應反饋控制器設計
        5.3.2 基于參數(shù)優(yōu)化的切換控制器設計
    5.4 仿真驗證
        5.4.1 基于事件的自適應反饋控制器的有效性驗證
        5.4.2 步速切換仿真
        5.4.3 步長切換仿真
    5.5 本章小結
第6章 不確定性擾動下3-D雙足機器人動態(tài)步行的魯棒控制研究
    6.1 引言
    6.2 不確定性擾動下機器人的動力學模型
    6.3 基于特定龐卡萊映射的穩(wěn)定性分析方法
    6.4 針對不確定性擾動的自適應滑模控制器設計
    6.5 非平整路面下機器人動態(tài)步行的魯棒控制
    6.6 仿真驗證
        6.6.1 滑�？刂破鞯倪m應性驗證
        6.6.2 滑�？刂破鞯膮�(shù)分析
        6.6.3 不確定性擾動下機器人動態(tài)步行的魯棒性驗證
        6.6.4 非平整路面下機器人動態(tài)步行的魯棒性驗證
    6.7 本章小結
第7章 基于GTX-Ⅲ型仿人機器人樣機的步行仿真與實驗研究
    7.1 引言
    7.2 GTX-Ⅲ型仿人機器人樣機介紹
        7.2.1 機器人整體結構
        7.2.2 機器人控制系統(tǒng)
    7.3 基于ADAMS的虛擬樣機搭建
    7.4 機器人實驗方案設計
    7.5 外部擾動下機器人的步行仿真與實驗
        7.5.1 外部擾動下機器人的步行仿真分析
        7.5.2 外部擾動下機器人的步行實驗結果
    7.6 非平整路面下機器人的步行仿真與實驗
        7.6.1 非平整路面下機器人的步行仿真分析
        7.6.2 非平整路面下機器人的步行實驗結果
    7.7 本章小結
第8章 總結與展望
    8.1 總結
    8.2 展望
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表（錄用）的學術論文
攻讀博士學位期間授權的發(fā)明專利
攻讀博士學位期間參加的主要科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于步態(tài)切換的欠驅動雙足機器人控制方法[J]. 葛一敏,袁海輝,甘春標.  力學學報. 2018(04)
[2]基于質心運動狀態(tài)的雙足機器人欠驅動步行穩(wěn)定控制[J]. 姚道金,王楊,姚淵,丁加濤,肖曉暉.  機器人. 2017(03)
[3]動態(tài)雙足機器人的控制與優(yōu)化研究進展[J]. 田彥濤,孫中波,李宏揚,王靜.  自動化學報. 2016(08)
[4]給定手部作業(yè)軌跡的仿人機器人推操作研究[J]. 肖濤,黃強,楊潔,余張國,張偉民.  機器人. 2008(05)
[5]動態(tài)步行雙足機器人THR-I的設計與實現(xiàn)[J]. 付成龍,陳懇,王健美,黃元林.  機器人. 2008(02)
[6]仿人機器人的研究歷史、現(xiàn)狀及展望[J]. 謝濤,徐建峰,張永學,強文義.  機器人. 2002(04)
[7]一種雙足步行機器人的步態(tài)規(guī)劃方法[J]. 胡洪志,馬宏緒.  機器人技術與應用. 2002(03)

博士論文
[1]欠驅動雙足機器人動態(tài)步行規(guī)劃與抗擾動控制[D]. 李超.浙江大學 2015
[2]仿人機器人在線運動規(guī)劃方法研究[D]. 王劍.國防科學技術大學 2008



本文編號：2974350