雙足機(jī)器人形態(tài)擬人,可在非結(jié)構(gòu)化的復(fù)雜環(huán)境中行走,且無需為其改造人類工作和生活的環(huán)境,得到了研究者的廣泛重視。周期步行是雙足運(yùn)動的基本形態(tài),反映了生物的節(jié)律運(yùn)動。目前提高雙足機(jī)器人周期步行對環(huán)境適應(yīng)能力的步行控制算法,多基于機(jī)器人數(shù)學(xué)模型;將地面視為剛性地面而忽略地面材質(zhì)對步行的影響;缺乏動態(tài)學(xué)習(xí)能力,這些不足限制了雙足機(jī)器人的實際應(yīng)用與發(fā)展。強(qiáng)化學(xué)習(xí)可描述智能體通過與環(huán)境不斷交互而進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程,可實現(xiàn)無模型的控制器設(shè)計,適用于不同的工作環(huán)境,體現(xiàn)了生物動態(tài)學(xué)習(xí)的特點。本文針對雙足機(jī)器人周期步行問題,提出了基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的步行控制方法,可實現(xiàn)仿人、穩(wěn)定和具有適應(yīng)性的雙足周期步態(tài)。主要研究內(nèi)容為:首先,提出提高被動步行環(huán)境適應(yīng)性的平面周期步行控制器。在剛性地面假設(shè)下,建立雙足步行的混雜動力學(xué)方程,作為模擬機(jī)器人行走的訓(xùn)練環(huán)境;基于胞映射法進(jìn)行被動步行初始值求解,得到了被動步行的周期步態(tài),并進(jìn)行了步態(tài)的穩(wěn)定性分析;基于深度Q網(wǎng)絡(luò)設(shè)計平面周期步行控制器。研究結(jié)果表明:在強(qiáng)化學(xué)習(xí)試錯的過程中,將穩(wěn)定的被動步行步態(tài)作為訓(xùn)練的參考軌跡,既保持被動步行步態(tài)自然的優(yōu)點,又可有效降低訓(xùn)練次數(shù),訓(xùn)練僅需5... 

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
論文創(chuàng)新點
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究綜述
    1.3 本文研究內(nèi)容
2 雙足周期步行的預(yù)備知識
    2.1 雙足步行的基本概念
    2.2 被動節(jié)律運(yùn)動
    2.3 主動節(jié)律運(yùn)動
    2.4 強(qiáng)化學(xué)習(xí)
    2.5 本章小結(jié)
3 剛性地面假設(shè)下的平面周期步行控制
    3.1 引言
    3.2 步行控制器總體框架
    3.3 剛性地面假設(shè)下的雙足機(jī)器人行走環(huán)境
    3.4 被動步行求解及特性分析
    3.5 基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的步行控制器實現(xiàn)
    3.6 本章小結(jié)
4 柔性地面假設(shè)下的平面周期步行控制
    4.1 引言
    4.2 步行控制器總體框架
    4.3 柔性地面假設(shè)下的雙足機(jī)器人行走環(huán)境
    4.4 地面接觸參數(shù)對被動步行影響分析
    4.5 基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的步行控制器實現(xiàn)
    4.6 本章小結(jié)
5 多關(guān)節(jié)雙足機(jī)器人的三維周期步行控制
    5.1 引言
    5.2 步行控制器總體框架
    5.3 基于CPG的步態(tài)規(guī)劃
    5.4 基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的步行控制
    5.5 物理樣機(jī)試驗
    5.6 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
附錄A 剛性地面假設(shè)下的雙足機(jī)器人動力學(xué)
附錄B 柔性地面假設(shè)下的機(jī)器人-地面耦合動力學(xué)
附錄C 對比控制器：能量成型控制器
參考文獻(xiàn)
攻讀博士期間發(fā)表的科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[9]有膝雙足被動步行機(jī)器人的運(yùn)動特性和穩(wěn)定性研究[D]. 崔偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
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本文編號：3665543