欠驅(qū)動雙足機(jī)器人時變步態(tài)規(guī)劃和控制.pdf

1、雙足機(jī)器人因其十分廣泛的應(yīng)用，吸引到學(xué)者們的廣泛關(guān)注，并且已經(jīng)取得了豐富的成果。欠驅(qū)動機(jī)器人充分利用人類步行本身的特性，具有行走速度快、能效高和適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是性能優(yōu)異的一類機(jī)器人。本文即是針對五連桿四驅(qū)動的欠驅(qū)動機(jī)器人的時變步態(tài)規(guī)劃和控制進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容有:
　　首先建立了五連桿四驅(qū)動雙足機(jī)器人動力學(xué)混雜模型。根據(jù)拉格朗日原理推導(dǎo)出五連桿四驅(qū)動雙足機(jī)器人的混雜模型，包含單腿支撐相的連續(xù)模型和雙腿支撐相的離散模型。

2、　　接著進(jìn)行了雙足機(jī)器人的時變步態(tài)規(guī)劃。傳統(tǒng)的步態(tài)規(guī)劃比較多的是時不變步態(tài)規(guī)劃，本文的步態(tài)規(guī)劃則是時變的，在步行控制完成之前即可得到步行軌跡。通過設(shè)計步態(tài)形式和推導(dǎo)，將規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化成參數(shù)優(yōu)化問題，并通過改進(jìn)的遺傳算法得到多樣化的參考步態(tài)。
　　然后對時變步態(tài)控制的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，并設(shè)計了控制策略。雙足機(jī)器人步行穩(wěn)定性一般是利用龐加萊映射分析動力學(xué)模型的零動態(tài)來分析，對可控變量作一定的線性變化，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。設(shè)計了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直

3、接逆控制的策略對機(jī)器人步行進(jìn)行控制，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來模擬機(jī)器人對象的逆模型，并將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器人對象串聯(lián)起來，仿真實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對參考軌跡的跟蹤。
　　最后介紹物理樣機(jī)和小型機(jī)器人。介紹了物理樣機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。對小型機(jī)器人套裝進(jìn)行了介紹，并設(shè)計開發(fā)了針對小型機(jī)器人的實(shí)時控制軟件。
　　本文的主要創(chuàng)新點(diǎn)有:第一，對參考步態(tài)進(jìn)行時變的設(shè)計，并通過優(yōu)化的方法得到多樣化的時變步態(tài);第二，通過對可控變量的線性變換，極大的提高