平面双足半被动机器人步态规划研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hyron2005
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仿人机器人是通过模仿人的形态和行为来设计制造的一种机器人。自二十世纪八十年代起,其相关问题成为机器人技术研究领域的热点。双足步行方式是仿人机器人区别于其他机器人的最主要特征,也是仿人机器人研究领域一个重要的方向。本文在分析总结国内外研究成果的基础上,开展了平面双足机器人步态规划的研究,主要内容包括:1、在纯被动机器人模型的基础上,建立了带踝关节和膝关节的平面双足机器人的质点简化模型。针对给定力/力矩作用下的运动、跟踪规划轨迹以及碰撞过程等三种情况,运用多刚体系统的动力学分析方法(TMT法)进行了分析,为步态规划的仿真验证奠定了基础。2、根据无边缘车轮模型的连续运动条件,探讨了平面双足机器人行走的可行性:只要提供给质心足够多的能量使之经过最高点,机器人就不会向后摔倒;只要摆动腿在着地之前运动的足够快,机器人就不会向前摔倒。针对这两个条件,本文引入踝关节驱动力矩和摆动腿规划策略,为步态规划的实现创造条件。3、针对水平地面为理想的情况,提出了固定步长模式下以期望速度行走的步态规划方法;针对地面水平但存在坑洼的情况,提出了固定最高点速度模式下以期望步长行走的步态规划方法。文中采用查表的方法,节约在线计算的时间。步态规划结合了主动轨迹跟踪和被动行走的特点,在保证机器人能量效率的同时有效地提高了机器人的适应能力。
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