發(fā)布時間：2021-01-05 06:44

　　作為機器人領(lǐng)域最具有代表性的研究方向,雙足仿人機器人技術(shù)受到了國內(nèi)外眾多研究機構(gòu)和科研人員的青睞。它的研究水平在一定程度上反映了一個國家高科技的綜合實力。穩(wěn)定步行理論是仿人機器人控制理論的核心,是實現(xiàn)其他控制任務(wù)的前提和條件,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,穩(wěn)定步行理論已經(jīng)日臻成熟。目前常用的步態(tài)規(guī)劃方法主要有：基于仿生運動學的步態(tài)規(guī)劃方法、基于模型的步態(tài)規(guī)劃方法、智能算法的步態(tài)規(guī)劃方法,以及步態(tài)優(yōu)化問題�；谶@些理論,科研人員研制了眾多可實現(xiàn)平面行走、上下樓梯、倒下起立等功能的樣機,然而由于它的控制難度高、穩(wěn)定性差、對環(huán)境要求嚴等特點,其運動效果并不理想。本課題提出了一種簡單可行的步態(tài)規(guī)劃方法,并采用自主研發(fā)的小型仿人機器人進行了實驗驗證,該方法適用于具有相同腿部結(jié)構(gòu)的仿人機器人。首先,本文簡要介紹了自主研發(fā)的樣機的機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)。從自由度的配置、結(jié)構(gòu)的設(shè)計和材料的選擇、驅(qū)動器的選擇等方面進行了分析,并展示了裝配實體和結(jié)構(gòu)尺寸。從控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、控制器的選擇與設(shè)計、控制軟件的實現(xiàn)等方面進行了分析,搭建了一個完整的硬件、軟件系統(tǒng)。其次,本文對雙足機器人的運動學進行了分析。結(jié)合樣機的結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)特點... 

【文章來源】：中國海洋大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
中文部分
    1 緒論
        1.1 引言
        1.2 國內(nèi)外發(fā)展情況
            1.2.1 國外發(fā)展情況
            1.2.2 國內(nèi)研究狀況
        1.3 本文研究的主要內(nèi)容
    2 仿人機器人的機械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)
        2.1 引言
        2.2 仿人機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計
            2.2.1 樣機的自由度配置及結(jié)構(gòu)材料
            2.2.2 樣機驅(qū)動器的選擇
            2.2.3 樣機結(jié)構(gòu)尺寸及裝配實體
        2.3 仿人機器人控制系統(tǒng)設(shè)計
            2.3.1 仿人機器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
            2.3.2 控制板的設(shè)計
            2.3.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
        2.4 本章小結(jié)
    3 仿人機器人運動學分析
        3.1 引言
        3.2 仿人機器人模型
        3.3 運動學分析
            3.3.1 正運動學分析
            3.3.2 逆運動學分析
        3.4 本章小結(jié)
    4 仿人機器人步態(tài)規(guī)劃
        4.1 引言
        4.2 常見的步態(tài)規(guī)劃方法
        4.3 動態(tài)步行設(shè)計
            4.3.1 基本思想
            4.3.2 步行模式生成
        4.4 步態(tài)規(guī)劃方法優(yōu)化
            4.4.1 腳面的調(diào)整
            4.4.2 雙腿支撐期
            4.4.3 步幅調(diào)整
            4.4.4 改變步行方向
        4.5 仿真與實現(xiàn)
            4.5.1 步態(tài)規(guī)劃方法的理論分析
            4.5.2 動態(tài)步行的實現(xiàn)
            4.5.3 動態(tài)步行實驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)分析
        4.6 本章小結(jié)
    5 仿人機器人穩(wěn)定性分析
        5.1 引言
        5.2 ZMP穩(wěn)定判據(jù)
        5.3 機器人穩(wěn)定的實現(xiàn)
            5.3.1 姿態(tài)傳感器
            5.3.2 FSR傳感器
        5.4 本章小結(jié)
    6 總結(jié)與展望
        6.1 工作總結(jié)
        6.2 研究展望
    參考文獻
    致謝
    個人簡歷
    發(fā)表的學術(shù)論文及研究成果
英文部分
    1 Introduction
        1.1 Introduction
        1.2 Present status of domestic and international research
            1.2.1 The development in the foreign countries
            1.2.2 The development in our country
        1.3 The main content of this paper
    2 The mechanical structure and control system of the humanoid robot
        2.1 Introduction
        2.2 The design of mechanical structure of prototype
            2.2.1 The distribution of DOF and structural materials of robot prototype
            2.2.2 The selection of actuators
            2.2.3 The size and assembly of the prototype
        2.3 The design of robot control system
            2.3.1 The structure of robot control system
            2.3.2 The design of control board
            2.3.3 The software design of control system
        2.4 Summary
    3 Analysis of the kinematics of humanoid robot
        3.1 Introduction
        3.2 Humanoid robot model
        3.3 Kinematics analysis
            3.3.1 Kinematics analysis
            3.3.2 Inverse kinematics analysis
        3.4 Summary
    4 Gait planning of humanoid robot
        4.1 Introduction
        4.2 The common method of gait planning
        4.3 Design of dynamic walking
            4.3.1 The basic idea
            4.3.2 Generation of walking pattern
        4.4 Optimization method of gait planning
            4.4.1 Adjustment of the foot
            4.4.2 The double support phase
            4.4.3 Step length adjustment
            4.4.4 Changing the walking direction
        4.5 Simulation and Realization
            4.5.1 Analysis of gait planning method
            4.5.2 Realization of dynamic walking
            4.5.3 Experimental phenomena and data analysis of dynamic walking
        4.6 Summary
    5 Humanoid robot stability analysis
        5.1 Introduction
        5.2 The ZMP Stability criterion
        5.3 Realization of the robot stability
            5.3.1 Attitude sensor
            5.3.2 Force Sensing Resistors（FSR）
        5.4 Summary
    6 Summary and prospect
        6.1 Work summary
        6.2 Research prospect
    REFERENCES


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]雙足仿人機器人姿態(tài)規(guī)劃的設(shè)計與開發(fā)[D]. 仇哲.中國海洋大學 2014
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[6]室內(nèi)服務(wù)機器人的導航研究[D]. 何武.中國科學技術(shù)大學 2011
[7]雙足步行機器人步態(tài)規(guī)劃研究[D]. 于彥朝.哈爾濱工程大學 2007
[8]基于ZMP的雙足步行機器人步態(tài)規(guī)劃研究[D]. 秦愛中.西北工業(yè)大學 2005
[9]仿人機器人步態(tài)規(guī)劃算法及其實現(xiàn)研究[D]. 徐凱.清華大學 2004



本文編號：2958220