基于機器學習的六足機器人波動步態(tài)自由切換控制研究.pdf

1、六足機器人以其穩(wěn)定的行走特性被應用于各種非結(jié)構(gòu)作業(yè)環(huán)境中從而替代人類活動。為了使多足機器人適應各種非結(jié)構(gòu)作業(yè)環(huán)境，步態(tài)切換及其穩(wěn)定性問題成為研究熱點與難點。本文以六足機器人為研究對象，開展六足機器人波動步態(tài)的穩(wěn)定裕度及基于機器學習的步態(tài)切換控制方法進行研究，并通過仿真和實物實驗對設計的步態(tài)切換方法進行驗證。
　　本文根據(jù)不同的占地系數(shù)得到四種波動步態(tài)時序圖。并分別對每種時序圖進行分析，得出相應的數(shù)學描述形式，通過求解系統(tǒng)的實時穩(wěn)定

2、裕度，確定機器人系統(tǒng)的運動空間。
　　通過離散化處理單腿落足點位置，結(jié)合給定相應足端位置狀態(tài)約束條件，即生成下一狀態(tài)單腿落足點算法，選擇步態(tài)切換過程層數(shù)少的、穩(wěn)定裕度高的狀態(tài)作為最優(yōu)狀態(tài)，通過強化學習算法學習出中間各狀態(tài)每條腿的位置，對步態(tài)切換過程進行分析和研究。
　　在學習算法得到切換過程的基礎上，通過對機器人單腿與系統(tǒng)的運動學分析，腿部增加約束條件，得到六足機器人的腿部運動學模型和解算結(jié)果，并以此基礎上對足端位置進行軌跡

3、規(guī)劃。結(jié)合PRO/E和ADAMS平臺搭建仿真環(huán)境，對占地系數(shù)為1/2、2/3、5/6的基于增強學習算法的波動步態(tài)相互切換的六足機器人行走過程進行仿真，驗證設計的波動步態(tài)切換控制方法的可行性和有效性。
　　最后在六足機器人實物平臺上實現(xiàn)所設計基于增強學習的波動步態(tài)自由切換控制方法，并進行機器人不同占地系統(tǒng)之間波動步態(tài)切換行走實驗，結(jié)果表明，所設計的基于增強學習的波動步態(tài)切換方法能夠?qū)崿F(xiàn)步態(tài)的有效切換，并且能夠確保切換過程中機器人的穩(wěn)