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仿人双足机器人动步行步态规划理论研究

作　者: 王超
导　师: 吴伟国
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 双足机器人完全笛卡尔坐标法线性倒立摆步行单元样本组合
分类号: TP242.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着高新技术的发展和人工智能研究的深入,仿人机器人将逐渐走入人们的生活中。仿人机器人研究的关键问题是机器人智能和运动控制,而运动控制的前提是有一个有效的步行运动样本。因此,本文主要研究双足机器人动态步行运动规划理论,为机器人的动态快速步行提供有效的步行样本。首先,本文将完全笛卡尔坐标法引入到双足机器人的坐标建模中,没有使用欧拉参数,使计算简单且易于编程。进行了完全笛卡尔坐标下的双足机器人的运动分析,给出了完全笛卡尔坐标下的刚体和铰约束方程,动量和动量矩的计算方法,完全笛卡尔参数与各关节角度的关系,以及ZMP的完全笛卡尔坐标描述。其次,分析了基于线性倒立摆模型的步行运动参数对机器人质心运动轨迹的影响,为运动参数的选取提供了参考。又分析了ZMP对机器人运动轨迹的影响,提出了单足支撑期固定ZMP与移动ZMP相结合的质心轨迹规划方法,提高了机器人的快速步行运动能力,并且给出了机器人起步段、中步段、止步段质心运动轨迹和游脚轨迹的规划方法,用于生成机器人的动态步行样本库。最后,本文针对具体的双足机器人模型,规划了其全身各个关节的运动轨迹,并提出了步行运动单元样本组合的运动样本生成方法,为机器人实时运动轨迹生成提供了新的思路,并且通过ADAMS动力学仿真,验证了该方法的有效和合理性。

仿人双足机器人动步行步态规划理论研究

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