雙足步行機(jī)器人(Biped Walking Robot)是一種仿人機(jī)器人,是移動式機(jī)器人領(lǐng)域中一類重要的仿生系統(tǒng)。雙足步行機(jī)器人作為一種移動式機(jī)器人,它與輪式,履帶式機(jī)器人相比有許多優(yōu)點與優(yōu)越性。由于雙足步行機(jī)器人的行走具有獨特的適應(yīng)性和擬人性,其行走控制成為當(dāng)今研究的熱點。步行運動模式與運動控制是影響雙足步行機(jī)器人技術(shù)進(jìn)步的重要問題,也是雙足步行機(jī)器人成功而有效地實現(xiàn)穩(wěn)定步行的理論基礎(chǔ)和技術(shù)關(guān)鍵。本文針對雙足步行機(jī)器人步行模式生成與步行控制相關(guān)問題進(jìn)行了研究,并在虛擬現(xiàn)實的實驗環(huán)境中實現(xiàn)了機(jī)器人以給定步行模式的行走。取得的主要科研成果有:第一:基于平面倒立擺線性模型的雙足步行機(jī)器人步行運動模式生成。本文對雙足步行機(jī)器人的動力學(xué)模型進(jìn)行了簡化,采用平面倒立擺的線性化模型作為雙足步行機(jī)器人步行模式生成的簡化模型。設(shè)計了基于倒立擺線性化模型步行模式生成算法,對雙足步行機(jī)器人前向行走,側(cè)向行走與拐彎行走的腰部重心位置軌跡與速度軌跡進(jìn)行了規(guī)劃。對于雙足步行具有雙腳作支撐期的特點,本文采用了七次多項式插值,分兩階段對具有雙腳支撐期的步行運動的腰部運動軌跡進(jìn)行規(guī)劃,實現(xiàn)了期望的運動模式。第二:基于小腦模型控制器的雙足步行機(jī)器人逆運動學(xué)控制系統(tǒng)。本文針對雙足步行機(jī)器人腿部逆模型求解問題,提出一種基于小腦模型連接控制網(wǎng)絡(luò)CMAC(Cerebellar Model Articulation Controller)的機(jī)器人逆運動學(xué)控制方法。機(jī)器人腿部正運動學(xué)模型采用Denavit-Hartenberg方法進(jìn)行建模,在建立雙足步行機(jī)器人正運動學(xué)模型基礎(chǔ)上,設(shè)計了基于CMAC的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用兩個CMAC直接控制機(jī)器人的腿部運動。兩個CMAC逆模型控制器分別逼近步行機(jī)器人支撐腿與擺動腿的逆模型,實現(xiàn)了對腰部運動軌跡的跟蹤控制。第三:基于虛擬現(xiàn)實環(huán)境的雙足步行機(jī)器人行走控制實驗。
標(biāo)簽:
雙足步行機(jī)器人系統(tǒng)
運動控制
上傳時間:
2022-06-19
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