基于變長(zhǎng)倒立擺模型的雙足機(jī)器人步態(tài)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、雙足機(jī)器人的步態(tài)控制研究一直是智能控制的熱門領(lǐng)域，又由于雙足機(jī)器人的高自由度、高耦合的特點(diǎn)，成為智能控制領(lǐng)域的難點(diǎn)問題之一。對(duì)于雙足機(jī)器人的研究是一個(gè)結(jié)合機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)化智能控制技術(shù)、信息電子技術(shù)、軟件控制技術(shù)等多種學(xué)科，多種技術(shù)的融合課題。
　　針對(duì)雙足機(jī)器人斜坡行走以及上臺(tái)階等非水平情境下穩(wěn)定性較差的問題，本文采用NAO雙足機(jī)器人作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在控制算法上提出應(yīng)用光滑函數(shù)擬合的思想，區(qū)別于三次樣條插值，避免了速度和加速度的

2、突變，保證了雙足機(jī)器人活動(dòng)的平穩(wěn)性，并完成了上臺(tái)階步態(tài)的仿真實(shí)驗(yàn)。本文致力于完成了以下工作：
　　首先，進(jìn)行基于變長(zhǎng)倒立擺模型的建模研究。結(jié)合NAO機(jī)器人的固有參數(shù)，將下肢的大腿、小腿、雙腳和髖軀干等效為七連桿模型，依照上臺(tái)階步態(tài)質(zhì)心和關(guān)節(jié)角變化特點(diǎn)，建立變長(zhǎng)倒立擺模型以達(dá)到物理過程等效、簡(jiǎn)便計(jì)算的目的。
　　然后，針對(duì)應(yīng)用三次樣條插值算法引起加速度突變的問題，本文提出采用光滑函數(shù)擬合的方法。本方法是對(duì)踝關(guān)節(jié)軌跡進(jìn)行規(guī)劃，并

3、結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，求解得到上臺(tái)階過程中下肢的各個(gè)關(guān)節(jié)角序列。
　　再次，對(duì)NAO機(jī)器人行走的ZMP穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)證。分別通過實(shí)驗(yàn)闡釋本課題選用光滑函數(shù)擬合與三次樣條插值算法對(duì)踝關(guān)節(jié)進(jìn)行規(guī)劃在運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性上的差異，光滑函數(shù)你和方法提高了ZMP的穩(wěn)定裕度與行走的穩(wěn)定性。
　　最后，搭建NAO深層開發(fā)環(huán)境，完成NAO連續(xù)上臺(tái)階步態(tài)實(shí)驗(yàn)。本文應(yīng)用Matlab、VS2010、Cmake編譯器、Webots PRO以及Choregr