ROBONOVA-1型機器人的步態(tài)規(guī)劃研究.pdf

1、仿人機器人是最具代表性的先進(jìn)智能機器人，其技術(shù)是當(dāng)今機器人領(lǐng)域的研究前沿和熱點方向之一。仿人機器人與輪式、爬行式和履帶式等移動機器人相比，有著更好的環(huán)境適應(yīng)性。 步態(tài)規(guī)劃是仿人機器人研究的關(guān)鍵技術(shù)之一，穩(wěn)定自然的步行是仿人機器人區(qū)別于其它機器人的主要標(biāo)志，也是其實現(xiàn)基本操作功能的基礎(chǔ)。本文以ROBONOVA-1型小型仿人機器人為研究對象，對其進(jìn)行步態(tài)規(guī)劃的研究。 介紹了ROBONOVA-1型仿人機器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括尺寸

2、、質(zhì)量、自由度的配置等。對本文研究所用到的所有軟件進(jìn)行簡單介紹，包括用于繪制ROBONOVA-1型機器人模型的三維繪圖軟件Pro/ENGINEER、用于三次樣條插值的MATLAB軟件、用于動力學(xué)仿真的機械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析軟件ADAMS。 對機器人結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，采用廣義坐標(biāo)方法分別建立機器人前向運動、側(cè)向運動時的運動學(xué)模型。通過分析機器人的幾何模型，得出機器人各個關(guān)節(jié)及桿件質(zhì)心的位移、速度方程。通過求解運動學(xué)方程得到各關(guān)節(jié)的廣義

3、坐標(biāo)。將關(guān)節(jié)的廣義坐標(biāo)轉(zhuǎn)化并得到關(guān)節(jié)角軌跡。 基于零力矩點（ZMP，Zero Moment Point）穩(wěn)定判據(jù)，推導(dǎo)ZMP的計算公式及機器人穩(wěn)定步行的條件。求得機器人前向運動和側(cè)向運動時各關(guān)節(jié)的運動方程。根據(jù)機器人的幾何模型，對機器人側(cè)向運動時的側(cè)扭角度進(jìn)行規(guī)劃。 采用基于ZMP的動態(tài)步行運動規(guī)劃方法對機器人的前向運動步態(tài)和側(cè)向運動步態(tài)分別進(jìn)行規(guī)劃。根據(jù)機器人行走過程中的約束確定髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)在運動過程中需經(jīng)過的關(guān)鍵點