基于學(xué)習(xí)人類控制策略的仿人機(jī)器人控制研究.pdf

1、仿人機(jī)器人以其擬人的單、雙足交替支撐的運(yùn)動(dòng)方式,跟其它類型的機(jī)器人相比,具有非常好的靈活性和適應(yīng)性,在日常服務(wù)、危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)等方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。由于復(fù)雜的行走機(jī)構(gòu)及行走環(huán)境,其穩(wěn)定動(dòng)態(tài)行走控制提出了更高的要求。為提高仿人機(jī)器人的動(dòng)態(tài)行走穩(wěn)定性,本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)建立了仿人機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型。分析了機(jī)器人在空間的位置表示及坐標(biāo)變換。這些模型的構(gòu)建為研究機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃和控制提供了一個(gè)平臺(tái)。
　　(2)研究了一種基

2、于迭代的質(zhì)心逆運(yùn)算的方法,用LM算法來完成復(fù)雜關(guān)節(jié)的逆解問題,在給定踝關(guān)節(jié)的情況下,用假定質(zhì)心固定身體上的簡(jiǎn)化模型來使得真實(shí)質(zhì)心逼近目標(biāo)點(diǎn),然后通過重復(fù)逼近縮小誤差。通過仿人機(jī)器人NAO,模擬驗(yàn)證了該算法具有較高的準(zhǔn)確性和計(jì)算效率。
　　(3)研究了基于三次樣條差值的步態(tài)規(guī)劃算法,首先分析了雙足行走的時(shí)序關(guān)系,然后確定雙足支撐相和單足支撐相中關(guān)鍵時(shí)刻的位姿信息,最后規(guī)劃髖關(guān)節(jié)和裸關(guān)節(jié)軌跡,并在matlab上仿真及計(jì)算ZMP驗(yàn)證了所

3、規(guī)劃步態(tài)的穩(wěn)定性。
　　(4)研究了一種基于學(xué)習(xí)人類控制策略的仿人機(jī)器人步態(tài)控制算法,利用三維線性倒立擺模型構(gòu)造雙足行走系統(tǒng)的狀態(tài)方程,建立學(xué)習(xí)人類控制策略的參數(shù)化模型,設(shè)計(jì)了基于SVM的學(xué)習(xí)型控制器,構(gòu)建了以內(nèi)環(huán)PID控制和外環(huán)質(zhì)心在線修正的閉環(huán)步態(tài)控制機(jī)制。
　　最后通過仿人機(jī)器人NAO的行走實(shí)驗(yàn)對(duì)本文提出的步態(tài)控制算法進(jìn)行了驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)表明了該算法增強(qiáng)了雙足行走系統(tǒng)的魯棒性,提高了仿人機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下行走的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。