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拟人足球机器人运动学分析

作　者: 黄晶
导　师: 赵臣
学　校: 天津大学
专　业: 机械电子
关键词: 拟人机器人足球机器人运动学模型动态步行 ZMP
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

拟人机器人为机器人研究的最高境界，它是智能机器人理论和技术的集中体现，能够带动许多相关学科和技术的交叉发展和进步。自上个世纪90年代开始，双足机器人研究已从模仿人类腿部行走发展到全方位拟人研究阶段，相继诞生了“P3”、“ASIMO”、“SDR-4X”等机器人明星。RoboCup和FIRA两机构还组织了类人足球机器人比赛。这为拟人机器人的研究工作提供了一个新的途径和平台。国内开展拟人机器人研究工作起步较晚，拟人足球机器人的研究工作更是刚刚开始。因此有必要积极开展这方面的研究工作，以提高我国拟人足球机器人的整体水平。本课题的研究任务是：做好拟人足球机器人的基础性研究工作，构建起拟人机器人总体研究框架，为后续研究工作奠定基础。具体内容包括：1、综合分析国内外拟人机器人研究现状及发展趋势，确定本论文研究方向和内容。2、对所要研究的拟人足球机器人进行机构分析，对机器人机构进行整体规划。3、分析拟人足球机器人的运动状态，建立起拟人足球机器人运动学和动力学模型。提出一种有效的力矩控制方法。4、对动态步行问题进行深入分析，并对几种常用的动态步行控制方法进行分析对比，提出适合拟人足球机器人的动态步行控制方法。5、分析拟人足球机器人前向行走基本步态，规划各关节的运动轨迹，并用ZMP判据判断动态步行稳定性，并给出仿真结果。

全文目录

第一章绪论  7-17
  1.1 机器人的定义  7
  1.2 研究双足拟人机器人的原因  7-10
    1.2.1 双足拟人机器人的优越性  7-9
    1.2.2 生物科学、仿生工程学的研究需要  9
    1.2.3 双足机器人的应用场所  9-10
  1.3 国内外双足机器人样机的研制  10-13
    1.3.1 国外样机研究状况  10-12
    1.3.2 国内样机研究状况  12-13
    1.3.3 双足步行机器人研究的发展趋势  13
  1.4 双足步行机器人理论研究状况  13-15
  1.5 课题研究意义及内容安排  15-17
    1.5.1 课题研究意义  15
    1.5.2 论文内容安排  15-17
第二章拟人足球机器人总体设计  17-23
  2.1 目标定位  17-18
  2.2 自由度的配置  18-21
    2.2.1 关节的确定  19
    2.2.2 自由度的确定  19-21
  2.3 结构设计  21-23
第三章拟人机器人运动学模型  23-36
  3.1 双足机器人的运动学模型  24-26
  3.2 双足机器人的动力学模型  26-36
    3.2.1 单腿支撑阶段  26-31
    3.2.2 双腿支撑阶段  31-32
    3.2.3 双足机器人力矩控制  32-36
第四章拟人机器人动态步行控制  36-44
  4.1 动态步行的一些概念  36-37
  4.2 动态步行控制方法分析  37-42
    4.2.1 步态控制方法  37-41
    4.2.2 姿态控制方法  41-42
  4.3 拟人足球机器人实际控制方法  42-44
第五章步态规划  44-56
  5.1 总体规划  45-46
    5.1.1 步态的分阶段规划  45-46
    5.1.2 阶段规划的合成  46
  5.2 姿态规划  46-49
    5.2.1 姿态协调关系  46-47
    5.2.2 机器人保持姿态稳定性具体的约束条件  47-49
  5.3 步行稳定分析  49-52
  5.4 仿真结果  52-55
  5.5 结论  55-56
第六章结论及展望  56-58
  6.1 主要结论  56
  6.2 论文展望  56-58
参考文献  58-62
发表论文和科研情况说明  62-63
致谢  63

拟人足球机器人运动学分析

内容摘要

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