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仿人机器人双足行走平衡控制算法研究

作　者: 徐巍
导　师: 褚健；熊蓉
学　校: 浙江大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 仿人机器人 ZMP 阻抗控制模型预测
分类号: TP242.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

仿人机器人是智能机器人研究领域的热点之一。代替人类作业是仿人机器人发展的目标,而人类环境是复杂多变的,机器人要应用于人类的真实生活环境,必须要实现稳定行走。由于仿人机器人是一个复杂的高耦合非线性系统,因此仿人机器人双足行走平衡控制算法的研究具有重要的实际应用价值和理论研究意义。本文首先介绍国内外仿人机器人技术的发展现状。然后针对机器人双足行走存在的问题进行研究,并提出相应的控制策略解决机器人行走的着地冲击与稳定性问题。最后,对机器人平衡控制策略进行分析总结,并针对其缺陷提出部分改进方案。本文主要研究工作包括：1.实现了机器人着地柔顺控制。利用六维力／力矩传感器反馈的力与力矩信息控制机器人摆动腿的运动,吸收机器人行走时地面对足部的冲击。2.建立了机器人行走稳定性实时监控。根据传感器信息与机器人行走实际脚部轨迹,计算机器人实际ZMP,进行实时的ZMP监测。3.提出了ZMP补偿控制算法。算法通过修正机器人髋部中心点的轨迹,来调整ZMP的实际位置，补偿参考输入与实际输出的偏差,增强了机器人行走的稳定性。4.研究了基于状态估计的模型预测控制算法。算法采用桌子-小车模型预测机器人的未来输出,并通过反馈矫正与滚动优化,抵抗外界的扰动并使ZMP的实际位置跟随参考输入。

仿人机器人双足行走平衡控制算法研究

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