仿人機器人步行控制研究及仿真.pdf

1、近年來，仿人機器人逐漸成為機器人研究領(lǐng)域的熱點，它集中了電子工程、機械工程、計算機工程、自動控制工程、信息工程以及仿生學和人工智能等多種學科的最新科研成果，是機電一體化最高成就的典型代表。本課題旨在對步行控制進行研究，并設(shè)計了仿人機器人仿真對步行控制方法進行驗證。主要做了以下幾個方面的工作：
　　首先，回顧和總結(jié)了仿人機器人的研究歷史及發(fā)展現(xiàn)狀，對國內(nèi)外各個主要研究機構(gòu)開發(fā)的仿人機器人進行了對比和分析，闡述了仿人機器人步行控制方法

2、和仿真技術(shù)的發(fā)展。
　　其次，對機器人步行控制進行了分析，建立了多基座標系，把機器人步行控制的主要過程看作是多基坐標系的切換過程，并求出了切換矩陣。
　　再次，使用第二章提出的多基坐標系方法，基于三維線性倒立擺模型對仿人機器人進行了步態(tài)規(guī)劃。首先規(guī)劃了地面坐標系下機器人質(zhì)心的運動，然后把機器人單腿運動分為單獨支撐、聯(lián)合支撐和非支撐三個狀態(tài)。單獨支撐狀態(tài)下的運動從地面坐標系下的運動轉(zhuǎn)換而來，聯(lián)合支撐和非支撐狀態(tài)下的運動通過確定

3、邊界條件，插入貝塞爾曲線獲得。使用ZMP判定原則證明了步態(tài)的穩(wěn)定性。此外，針對跨步階段運動，也就是擺動腿的運動，影響機器人質(zhì)心波動的問題，采用了改進的遺傳算法對擺動腿的運動進行了優(yōu)化。
　　然后，通過ODE物理引擎構(gòu)建了仿人機器人仿真，對各種常用的機器人傳感器進行了仿真，為機器人控制提供反饋支持；嵌入了電機驅(qū)動模型，提高了關(guān)節(jié)驅(qū)動的靈活性和可擴展性；此外，還通過對動畫同步機制的研究，提高了仿真動畫的流暢性。
　　最后，對基于