仿人機(jī)器人因其類人的特性而具有較廣的應(yīng)用和較強(qiáng)的研究?jī)r(jià)值,能夠在不同環(huán)境下穩(wěn)定行走是其必須具備的基本性能�，F(xiàn)階段,仿人機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃方法大多集中在平整地面環(huán)境上,直接采用基于模型的方法來(lái)獲取離線步態(tài)。在離線狀態(tài)下設(shè)計(jì)出的行走步態(tài)能夠滿足平地?zé)o障礙穩(wěn)定行走,但當(dāng)機(jī)器人在不平坦地面,例如爬斜坡、上下階梯時(shí),該方法不能達(dá)到良好的穩(wěn)定控制效果,很容易導(dǎo)致機(jī)器人因姿態(tài)不穩(wěn)而摔倒。針對(duì)仿人機(jī)器人在爬樓環(huán)境中的步態(tài)規(guī)劃及優(yōu)化方法,主要包括生成離線步態(tài)、用DQN算法在線優(yōu)化步態(tài)兩部分,所做工作具體如下:首先,分析仿人機(jī)器人國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及現(xiàn)有的爬樓步態(tài)規(guī)劃方法,并介紹本文研究的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排。其次,建立了基于D-H矩陣法則的機(jī)器人腿部坐標(biāo)系,推導(dǎo)出其正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程及逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解,并對(duì)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的兩種求解方法進(jìn)行比較和分析。再次,將機(jī)器人腿部模型簡(jiǎn)化為七連桿模型,結(jié)合移動(dòng)倒立擺模型與變長(zhǎng)倒立擺模型,建立基于ZMP的移動(dòng)變長(zhǎng)倒立擺模型,通過(guò)對(duì)質(zhì)心、前向、側(cè)向分別進(jìn)行步態(tài)規(guī)劃,得出各關(guān)節(jié)離線步態(tài)參數(shù)。進(jìn)而,將基于模型與智能算法的步態(tài)規(guī)劃方法相結(jié)合,提出用DQN算法設(shè)計(jì)步態(tài)穩(wěn)定控制器,對(duì)基于模型生成的離線步態(tài)... 

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 仿人機(jī)器人國(guó)內(nèi)外發(fā)展研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 步態(tài)規(guī)劃方法研究現(xiàn)狀
        1.2.4 機(jī)器人爬樓步態(tài)規(guī)劃研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第2章 機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
    2.1 引言
    2.2 硬件平臺(tái)搭建
    2.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
        2.3.1 模型簡(jiǎn)化及自由度分配
        2.3.2 基于D-H矩陣的機(jī)器人數(shù)學(xué)模型
    2.4 仿人機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解
        2.4.1 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解介紹
        2.4.2 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解方法
        2.4.3 算法驗(yàn)算對(duì)比分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 爬樓步態(tài)分析及規(guī)劃
    3.1 引言
    3.2 穩(wěn)定性分析
        3.2.1 ZMP規(guī)劃方法
        3.2.2 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)與地面反作用力分析
        3.2.3 ZMP計(jì)算
    3.3 移動(dòng)變長(zhǎng)倒立擺模型
    3.4 機(jī)器人爬樓步態(tài)規(guī)劃
        3.4.1 質(zhì)心規(guī)劃
        3.4.2 前向運(yùn)動(dòng)步態(tài)規(guī)劃
        3.4.3 側(cè)向步態(tài)規(guī)劃
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于DQN的爬樓步態(tài)穩(wěn)定控制
    4.1 引言
    4.2 步態(tài)優(yōu)化目標(biāo)
        4.2.1 穩(wěn)定性
        4.2.2 能量效率
    4.3 反饋信息數(shù)據(jù)處理
    4.4 基于DQN算法的穩(wěn)定步行控制器
        4.4.1 DQN算法概述
        4.4.2 DQN算法實(shí)現(xiàn)
        4.4.3 步行穩(wěn)定控制器學(xué)習(xí)過(guò)程
    4.5 優(yōu)化結(jié)果對(duì)比分析
        4.5.1 關(guān)節(jié)角度變化
        4.5.2 穩(wěn)定性能與能量效率
    4.6 本章小結(jié)
第5章 ADAMS與MATLAB聯(lián)合步態(tài)仿真
    5.1 引言
    5.2 仿真系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
    5.3 軟件介紹
    5.4 仿人機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模
        5.4.1 Pro/E機(jī)械模型實(shí)體建模
        5.4.2 機(jī)器人腿部動(dòng)力學(xué)分析
        5.4.3 模型導(dǎo)入及質(zhì)量添加
        5.4.4 定義約束
        5.4.5 創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)
    5.5 MATLAB與ADAMS交互仿真
        5.5.1 搭建MATLAB控制平臺(tái)
        5.5.2 聯(lián)合仿真結(jié)果
    5.6 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證
    5.7 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況
致謝



本文編號(hào)：3660773