異構(gòu)雙腿機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃與擾動(dòng)平衡策略研究.pdf

1、雙足機(jī)器人是一種可模擬人類行走功能的高級(jí)智能機(jī)器人，具有代替人類在危險(xiǎn)環(huán)境下進(jìn)行重復(fù)、高強(qiáng)度、高精度工作的能力。智能假肢的研究和應(yīng)用就是其最好的說(shuō)明。研究智能假肢來(lái)代償殘疾人殘缺的肢體已經(jīng)成為生物醫(yī)學(xué)康復(fù)領(lǐng)域的一個(gè)重要部分。智能假肢的研究過(guò)程中需要?dú)埣踩搜b配假肢進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但是由于殘疾人本身的缺陷，無(wú)法進(jìn)行大量的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)。本文將智能仿生腿和雙足機(jī)器人集成起來(lái)研究，提出一種新型機(jī)器人研究模式——異構(gòu)雙足機(jī)器人(Biped Robot wi

2、th Heterogeneous Legs，BRHL)。
　　在論述異構(gòu)雙足機(jī)器人研究意義、內(nèi)容和方法基礎(chǔ)上，本文首先介紹了BRHL的組成結(jié)構(gòu)及相關(guān)算法，同時(shí)也介紹了本文中使用的傳感器系統(tǒng)。步態(tài)規(guī)劃和擾動(dòng)平衡策略是BRHL研究中的兩個(gè)重要組成部分。步態(tài)規(guī)劃保證BRHL可以具有擬人的步態(tài)特性，而擾動(dòng)平衡是BRHL在受到外界干擾時(shí)應(yīng)該采用的平衡策略。本文以線性倒立擺為理論依據(jù)，分析人體行走過(guò)程中重心軌跡和ZMP的關(guān)系，進(jìn)行多環(huán)境下的步

3、態(tài)規(guī)劃并用預(yù)觀控制對(duì)其COG軌跡進(jìn)行平滑控制。
　　為了驗(yàn)證規(guī)劃出來(lái)的各種步態(tài)數(shù)據(jù)，文章利用Java3D建立一個(gè)雙足機(jī)器人模型，利用該模型可以對(duì)規(guī)劃得到的各種步態(tài)進(jìn)行仿真，從而有效地保證了步態(tài)數(shù)據(jù)的可行性和在實(shí)際應(yīng)用中的安全性。在此基礎(chǔ)上，本文還用規(guī)劃得到的步態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)物樣機(jī)實(shí)驗(yàn)。
　　為了能夠保證BRHL具有良好地抗干擾策略，需要對(duì)BRHL進(jìn)行擾動(dòng)平衡控制。本文提出一種新思路，首先分析人體在擾動(dòng)過(guò)程中所采取的平衡策略，利