雙足步行機器人（Biped Walking Robot）是一種仿人機器人，是移動式機器人領域中一類重要的仿生系統。雙足步行機器人作為一種移動式機器人，它與輪式，履帶式機器人相比有許多優點與優越性。由于雙足步行機器人的行走具有獨特的適應性和擬人性，其行走控制成為當今研究的熱點。步行運動模式與運動控制是影響雙足步行機器人技術進步的重要問題，也是雙足步行機器人成功而有效地實現穩定步行的理論基礎和技術關鍵。本文針對雙足步行機器人步行模式生成與步行控制相關問題進行了研究，并在虛擬現實的實驗環境中實現了機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器人步行運動模式生成。本文對雙足步行機器人的動力學模型進行了簡化，采用平面倒立擺的線性化模型作為雙足步行機器人步行模式生成的簡化模型。設計了基于倒立擺線性化模型步行模式生成算法，對雙足步行機器人前向行走，側向行走與拐彎行走的腰部重心位置軌跡與速度軌跡進行了規劃。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行規劃，實現了期望的運動模式。第二：基于小腦模型控制器的雙足步行機器人逆運動學控制系統。本文針對雙足步行機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絡cmac（Cerebellar Model Articulation Controller）的機器人逆運動學控制方法。機器人腿部正運動學模型采用Denavit-Hartenberg方法進行建模，在建立雙足步行機器人正運動學模型基礎上，設計了基于cmac的控制系統。系統采用兩個cmac直接控制機器人的腿部運動。兩個cmac逆模型控制器分別逼近步行機器人支撐腿與擺動腿的逆模型，實現了對腰部運動軌跡的跟蹤控制。第三：基于虛擬現實環境的雙足步行機器人行走控制實驗。
標簽：
雙足步行機器人系統
運動控制
上傳時間：
2022-06-19
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