学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

仿人机器人实时运动规划方法研究

作　者: 杨庆
导　师: 马宏绪
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 仿人机器人六维力/力矩传感器 ZMP 小脑模型神经网络步态规划实时控制
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 428次
引　用: 14次
阅　读: 论文下载

内容摘要

近年来,仿人机器人的研究迅速发展,取得了很多成就。稳定动态步行作为人类的基本特征,已成为机器人研究的焦点之一。本论文主要进行仿人机器人实时运动规划与控制问题的研究。首先,介绍了仿人机器人平台的特点及主要结构参数,从实时性、可靠性、可扩展性等方面,分析了WindowsCE.NET操作系统应用于仿人机器人实时控制的可行性。其次,对仿人机器人平台进行了简化,在忽略前向运动与侧向运动之间耦合作用的基础上,采用Lagrange方程法建立了仿人机器人的前向动力学模型和侧向动力学模型。接着,利用安装在脚部的六维力/力矩传感器检测地面力、力矩信息,进行稳定性分析。推导出仿人机器人在单脚支撑期和双脚支撑期的实际ZMP(ZeroMomentPoint)计算公式,将其作为检测仿人机器人实际行走过程的稳定性判据。然后,实现了一种可行的基于CMAC的逆运动学求解方法,并通过Matlab仿真对该方法进行了验证。该方法利用CMAC神经网络逼近仿人机器人的逆运动学模型,得到末端位姿偏差到各个关节调节量的映射关系,避免了传统解析方法面临的计算量大、解不唯一的问题。最后,以ZMP稳定判据和基于CMAC的机器人逆运动学求解方法为基础,对步态进行了实时规划,并利用力/力矩传感器信息对机器人步态的实时控制算法进行了探讨和研究。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
第一章绪论  8-13
  1.1 课题研究的科学意义与应用前景  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
  1.3 本文的主要内容  11-13
第二章仿人机器人机构和实时控制系统  13-19
  2.1 引言  13
  2.2 仿人机器人平台简介  13-15
  2.3 仿人机器人的实时控制系统  15-18
  2.4 小结  18-19
第三章仿人机器人的动力学建模和稳定性分析  19-32
  3.1 引言  19
  3.2 仿人机器人动力学模型的建立  19-25
    3.2.1 仿人机器人的模型简化及Lagrange方程建模方法  19-21
    3.2.2 仿人机器人的前向动力学模型  21-23
    3.2.3 仿人机器人的侧向动力学模型  23-25
  3.3 仿人机器人的稳定性分析  25-31
    3.3.1 单脚支撑期的实际ZMP 检测及机器人稳定性分析  26-28
    3.3.2 双脚支撑期的实际ZMP 检测及机器人稳定性分析  28-30
    3.3.3 实际ZMP 计算公式的应用  30-31
  3.4 小结  31-32
第四章基于CMAC 的仿人机器人逆运动学计算  32-42
  4.1 引言  32
  4.2 仿人机器人的正运动学模型  32-34
  4.3C CMAC 神经网络对非线性对象的逆建模  34-39
    4.3.1 多维CMAC 网络的叠加处理法  34-36
    4.3.2C CMAC 神经网络逆建模  36-38
    4.3.3 机构约束条件  38-39
  4.4 实验与仿真  39-41
  4.5 小结  41-42
第五章仿人机器人的实时步态规划  42-56
  5.1 引言  42
  5.2 仿人机器人的步态规划方法  42-44
  5.3 仿人机器人步态轨迹的实时规划与控制  44-54
    5.3.1 步态规划的子过程划分与动作顺序安排  45-47
    5.3.2 基于ZMP 稳定判据的轨迹规划  47-52
    5.3.3 步态的实时控制  52-54
  5.4 小结  54-56
第六章总结与展望  56-58
参考文献  58-61
致谢  61-62
硕士期间发表的学术论文  62-63
附录  63-65

仿人机器人实时运动规划方法研究

内容摘要

全文目录

相似论文